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  • 2022-04-22 11:26:00 发布

供水管网管垢污染物的累积释放规律研究

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'112单位代码10335分类号:X3.:21214024密级:学号:硕士学位论文⑩中文论文题目:供水管网管话污染物的累积释放规律研究英文论文题目:Accumulationandreleaseofcontaminantsinpipescaleofdrinkingwaterdistributionsystem作者姓名:陈环宇指导教师:楼莉萍副教授专业名称:环境工程研究方向:供水管网化学稳定性所在学院:环境与资源学院提交日期:2015年1月 分类号:X131.2单位代码:1033522:114024:学号密级冲A?達硕士学位论文⑩中文论文题目:供水管两管坦污染物的素积释放规律研究英文论文题目:Accumulationandreleaseofcontaminantsinpipescaleofdrinkingwaterdistributionsystem作者姓名:陈环宇指导教师:楼莉萍副教授:环境工程专业名称研究方向:供水管网化学稳定性所在学院:环境与资源学院提交日期:2015年1月 供水管网管坦污染物的累积释放规律研究⑩V*论文作者签名:^不存指导教师签名论文评阅人1:徐新华/教授/浙江大学环资学院环工所评阅人2:胡宝兰/教授/浙江大学环资学院环生所评阅人3:隐名评閱评阅人4:5评阅人:答辩委员会主席:林咸永/教授/浙江大学环资学院资源科学系_委员-1楼莉萍/副教授/浙江大学环资学院环境工程系委员2:何云峰/副教授/浙江大学环资学院环境工程系委员3:王飞儿/副教授/浙江大学环资学院环境工程系委员4林攝、/副教授/浙江大学环资学环it工程』系:委员5:答辩日期:2015.03.10 Accumulationandreleaseofcontaminantsinpipescaleofdrinkingwaterdistributionsystem⑩'Authorssignature:划14/'Suervisorssinature:X-OXJ上pgExternalReviewers:XuXinhua/Professor/ZheiiangUniversityHuBaolan/Professor/ZheiiangUniversityAnonymousreviewExamininCommitteeChairerson:gpLinXianvong/Professor/ZheiiangUniversityExamininCommiteeMembers:gLouLiping/AssociateProfessor/ZheiiangUniversityHeYunfeng/AssociateProfessor/ZheiiangUniversityWangFeier/AssociateProfessor/ZheiiangUniversityLinOi/AssociateProfessor/ZheiiangUniversityDateoforaldefence/1:30/2015 浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得浙江大举或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名I签字日期:?年i月/曰j学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名导师签名-签字曰期":年3月签字曰期-年J月丨斗曰 浙江大学硕士学位论文致谢白骑过隙,鸟飞兔走,日月轮换,弹指须臾,不知不觉间走到了研究生生涯的末尾。回“”求首在浙里学的岁月,有欢乐有愁绪,有可喜的业绩,也有难堪的低谷,但终将都是我们在多年以后的“”致青春。—首先,我衷心地感谢我的导师楼莉萍副教授,是您前沿的科学思想、严谨求是的治学态度一、精益求精的工作作风,路影响着我使得我得以顺利圆满地在硕士研究生阶段画,上句号一。回想路走来的点点滴滴,我不得不在此感谢您!在科研中,您倾注了大量的心血,不厌其烦地引导我正确的研究;在写作中,您花费了大量的时间,酌字酌句地糾正我的错误;在生活中一,您像母亲般关怀,使我走出感情的低谷;在工作中,您的谆谆教诲,给我的职一盏明灯业生涯点亮了。在此,我想对您说:老师,您辛苦了!其次,特别感谢柳景青研究员对我科研和工作上的帮助,谢谢您对我科研思路的启发;感谢胡宝兰教授对我工作、学习和生活上的关心和帮助,谢谢您对我科研上的点拨和引导;、周晓燕总经理感谢水务集团的裘尚德总经理、何晓芳主任以及聂玉冰师兄等人对研究的文持和帮助、梁新强、王、、、;感谢环保所沈超峰飞儿何云峰林琦、施积炎吴伟祥以及徐向阳老师在学习上指导、、、、乔、、;感谢师姐程广煥谭生伟刘青青李亚男佳妮陈晨、陈壤、、、、戴昕、连照苏晓梅王丽华梁兰、李亮,师兄孙明洋、许涛刘飞翔、岳乾坤、邓经友、刘德富、黄佳佳、苏航、蒋伟、刘帅、钟哓航、杨祎、胡金星、沈慧、聂泽宇、朱李俊、刘意立、曾彪、王成、董达、毛魏、龙碧波、金耀、陈卫杰、叶玉适、任红星、,师弟魏宗元刘岩、罗志逢、刘殷东、李训超、胡志飞,师妹姚玲丹、张慧慧、王丽晓、司徒高华、汪亚林,同学孙作雷、何月峰、高凯拓、优群丽、张鸿澜、羊嘉文、张谦、杨凯、冯佳蒂、姚灿、王薇、王、、、吴小东毅、苑俊丽赵越、傅朝东、朱思睿、王昊书黄倩、张綺、杨国华、杨少慧、赵桃桃等等的诚挚帮助和生活乐趣。最后、,感谢我的父母和家人在我求学阶段给予的支持关爱和理解,我会在你们殷切一的目光中走好人生的每步!、令2015年1月于浙江大学紫金港校区I 浙江大学硕士学位论文摘要“”保障城市供水水质是《国家十二五科学和技术发展规划〉明确指出的里待解决的重大民生问题。随着供水管道服役年限的增加,,管网逐浙老化用户端水"”“黑水"质不迗标红水、,,事件叛繁发生说明供水管网化学稳定性的问题日益突出。为探明管柜形成规律、减少管网二次污染、保障饮用水安全,本论文针对浙江省S市市区供水管网中的服役管道进行挖管采样调查,开展污染物在管柜上的累积释放规律研究一。方面,分析不同管材、管龄和管径的管坂中污染物的含一量与形态分布,探讨这些因素对污染物累积规律的影响,;另方面搭建管段反应器进行管道滞流模拟释放实验和循环累积释放实验,探究隔夜用水或者停水等现象对管网水水质的影响,运,分析管拒累积污染物的能力;此外用管段反应器溢流系统,开展生物膜培养试验,探讨营养盐带来的供水管网生物稳定性问题。研究取得的主要结论如下:(1)现场12个点位的挖管采样调查结果表明和成分受管,管拒质量、形貌材、管龄的影响。管材的影响最为突出,目前使用最多的两种管材灰口铸铁管和--'^-(50)1515ra-球墨铸铁管管径为DN1的管坂量分别为.g195.0gm和7.1--^--294-m.mS管坂中消毒副产物的含量较低gg;重金属等污染物含量与管柜量2(R=074)F>A>Mnl>Zn>Pb>CuC>Cd成正比.8,管拒重金属含量的排序为e>r;管括中还积累了多种有机污染物,除了微生物代谢形成的烃类物质之外,同时检出了藻类的代谢产物及外源有机污染物PAHs等。(2)两个管径为600mm的灰口铸铁管主干管采样调查结果说明口,大径管道中,管拒污染物的分布存在径向上的差异。管段下部的管柜量较高均粒,平径较大,不同种类的重金属在空间上分布规律明显不同。猛、银、铜和铬在上部--ii.-的管拒中含量较高.33m,.这,例如猛在上部高迖11gg而下部仅679mgg,些金属多来自于管材的锈烛和释放;而铭在下部管拒中较高,下部高迖19.79-im.9.gg人上部仅为.12mgg,其主要是来自管网水中离子化学反应形成的沉淀。不同位置上出现的有机污染物类型也有所差异。(3)灰口铸铁管和球墨铸铁管两组管段反应器的滞流模拟释放实验显示,两类管材中,管坂污染物的释放过程是不同的,且与污染物在管柜中含量有关,II 浙江大学硕士学位论文含量高时有更快的释放速度和释放量一。消毒副产物和重金属的释放量般不会超过饮用水标准的限值,所引起的健康风险甚徹,不会对暴露人群构成明显的危害。但发光菌生物毒性试验结果显示管网中滞流的管网水存在一定的生物毒性风险。,(4)循环累积释放实验结果显示,在铸铁管中港对污染物吸附累积量,管会随水中污染物浓度的增加而增加,但对于不同类型的污染物,其吸附容量和释放特征差异较大。管柜中消毒副产物累积释放速度都很快,而重金属具有较高的累积潜能。管据对金属污染物的累积量较高释放量,而且会长期持续释放,但其-并不高.0%63.8%,Pb、Mn和Zn三种金厲释放量为吸附量的2,这可能是因为金属离子与管港作用形成了较为稳定的化合物。(5)管段反应器溢流系统的生物膜培养试验结果表明,铸铁管管道生物膜中,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)以及拟杆菌门(Bacteroidetes)等种群是主导菌种。这些菌种在管道生物膜中的比例会随着水体营养盐浓度的不同而变化,使得管道生物膜中的徵生物发生门水平上群落多祥性的变化。,且多样性的变化趋势会因为营养盐水平的不同而不同-—'''*.?与实际管道相比,在营养盐水平为C:40mgL,N:2mgL、P:1mgL时;:,会促进铸铁管管道生物膜中群落多样性发展的而在营养盐水平更高时(C''-V\PlOOLN道生物膜中群落多样性趋向简单。mg.:5mg:管关鍵词:供水管网;化学稳定性;管港;累积释放;消毒副产物;重金属;有机污染物m 浙江大学硕士学位论文AbstractU'rbandrinkingwatersafetisoneofthemostmainroblemsoftheeolesyppp"^lvelihoodointedoutinthe12FiveYearDeveomenPanofScienceandiplptl"Technology.Withtheincreaseofservicelife,drinkingwaterpipesagedgradually.'Increasineventssuchassubstandardwaterualitinresidentstasdwaterg,qypre,,blackwaterandsoonrevealedthedeteriorationofthechemicalstabilitofdrinkin,ygwaterdistributionsstemDWDS.Toexloretheformationofiescalereducey()ppp,secondarypollutionandguaranteedrinkingwatersafety,pipesinDWDSservinginCitSZheianrovinceweresamledandtheaccumulationandreleaseofy,jgPp,olttstonetlhpluaniniescaleweresudied.Onhanddiiniesoanasestepp,gggppyconcentrationanddistributionofollutantsiniescaleofieswithdifferentpppppmaterials,ageordiameterweredetermined,andthefactorsinfluencingaccumulationofollutantswereinvestiatedaswell.Ontheotherhandstanantiereactorwerepg,gppassembledthentheaccumulationandreleaseofollutantsexerimentwerecarriedot,ppsmuatetenuenceofstanantonwateruaofDWDSantoinvestatetheilhiflgqlity,digabilityofaccumulationofollutantsiniescale.Inadditionbiofilmsculturetestppp,wascarriedintheoverflowiereactorsstemtoexlorethebioloicalstabiltofppy,pgiyDWDSbroughtbynutrient.Themainresultsofthisstudyareasfollows:1Theinvestiationof12samlinointsshowedthattheuantit()gpgp,qy,morholoandcomositionofiescalewereinfluencediematerialandiepgypppbpypppage.Pipematerialwasthemostimportantfactorforexamle,theuantitofie,pqyppscaleinthemostcommonusedrecastironieandductilecastironieDN150gypppp()'"^]"^^---*s-m-nwa151.5m195.0and7.1m29.4giresectivelTheconcentrationggg,py;of-disinfectionbyproductswasverylowiniescaleTheconcentrationofheavypp;^=metalsinescaewasosiivelreatedwiththeuanitofescaeR074piplptylqtypipl(.8),andtheconcentrationsequenceofmetalswasFe>Mn>Al>Zn>Pb>Cu>Cr>Cd;Besidessomehydrocarbonsproducedbymicrobialmetabolism,therewerealsosomeIV 浙江大学硕士学位论文microalaemetabolitesandexoenouscontaminantssuchasPAHs.gg,(2)TheinvestigationoftwoDN600greycastironpipesinmainpipelineshowedthatthedistributionofollutantshadsinificantradialdifferencesTheiescaleof,g;pppthelowerparthadthemaximumamountandaverageparticlesize;Thespatialdistributionofheavymetalswassignificantlydifferent.Theconcentrationsofmanganeselead,coerandchromiumwerehiherintheueriescalewhich,ppgpppp,indicatedthatthosemetalsmaycomefrompipematerial.Forexamplethe,"^"^cora--ncenttionofmanganesewasupto11.33mggintheupperartbut6.79mgp,ginthelowerart.Thehiherconcentrationofaluminumwasdetectedinthelowerpg'"^^--artto1mowerarttonltwhichwasunthe.12minheuerpp9.79gilp,buy9ggpp,gpart.Itwascloselyrelatedwithchemicalprecipitation;Typesoforganicpollutantsvariedindifferentspatialartslikewise.p(3)Thesimulationexperimentaboutreleaseofpollutantsinstagnantpipereactorsshowedthatthereleaserocessofiescaleollutantswasuitediferentin,ppppqttltttrtlttsipipesofdifferenmaeriaandrelatedwihheconcenaionofoluanine,pppscale.Themoreollutansiniescalethemoreandfasteritwouldrelease.ppp,uan-heavGenerallythereleasetitofdisinfectionbroductsandmetalswould,qyypynotexceeddrinkinwaterstandardlimitresultinininsinificanthealthrisk.Buttheg,ggriattttthttlillluminescentbactetoxicityesresultsshowedhaerewasoeniabooicapgtoxicityriskinstagnantwater.(4)Experimentofaccumulationandreleaseofpollutantsshowedthat,theaccumulationofpollutantsincastironpipesincreasedwiththeincreasingconcentrationofollutantsinwaterandtheadsortionandreleaseuantitwasp,pqyobviouslydiferentfordifferentpollutants.Theaccumulationandreleaseratewast-mfaserfordisinfectionbyproducts.Pipescalewouldaccumulatemoreheavyetalsandkeereleasinforalongtime.ThereleaseuantitofheavmetalsPbMnandpgqyy(,Znl2-ttwereon.0%63.8%ofheaccumulationuanitindicatingthestron)yqy,gaccumulationabilityofheavymetalsiniescalewhichmaduetosomereactionpp,yeweenthemetalionsandcomoundsofescale.btppip(5)Biofilmsculturetestinoverflowpipereactorsystemshowedthat,inbiofilmsV 浙江大学硕士学位论文ofcastironieProteobacteriahlumActinobacteriahlumFirmicuteshylumpp,py,,pypandBacteroideteshlumwerethedominantbacteriumoulation.Theroortionofpyppppthesebacteriawillchangealongwiththeconcentrationofnutrient,whichalsoresultedinthecommunitstructurediversitathlalevel.Andthedersityypyivyvariationtrendmaybeinfluencedbtheconcentrationofnutrient.Comparedwiththey""??realieswhentheconcentrationofnutrientwasC:40mLN:2mLP:pp,g\g^'l?1mLitwiromoteterstofcommuntstrctureofofimsButatgllhediviiubil.,pyy'"^】er*-.highconcentrationC:100mLN:5mgLandP:2mg!/thetrendwas(g\),opposite.Keywords:Drinkingwaterdistributionsystem;Chemicalstability;Pipescale;ti-AccumulaonandreleaseDisinfectionbroductsHeavmetalsOranic;yp;;ygpollutantsVI 浙江大学硕士学位论文目录I11AbstractIV目VIIIXMenuofFiguresandTablesXI1mi1:111.管挺的成因与危害212.金属污染物在给水管网中累积释放的研究进展121铁3..1i.5.2.2l12S6..341.2.4^612.5辞7.18.2.6错1278..铬18锡.2.813网中累积9.有机污染物在供水管释放的研究进展139..1原水中的有机物10132..管材中释放的有机物1生物媒的代谢产物10.3.3管道1.3.4消毒副产物11112.4饮用水中污染物的健康风险评价11.5本研究的目的、意义和内容31113.5.研究目的与意义15213..研究容113技术路线图5.5.162供水管网管挺中污染物的分布规律与影响因素21弓言16.丨1722材料与方法.22.1供水管网管道采样点17.22.2管挺采样方法17.2.3分20.2析测定方法2.3结21果与讨论2121.3.管挺污染物总量测定结果226.3.2管龄对管挺污染物含量的影响23335..管材对管挺污染物含量的影响372.3.4水源对管挺污染物含量的影响24本章小结38.3大口径管道管挺中污染物分布的径向差异393931.弓It393.2材料与方法vn 浙a:大学硕士学位论文3.2.1采样点及采样方法3932240..分析测定方法3.3结果与讨论413141.3.管挺形貌特征2污463.3.染物成分径向分布特征3.3.3污染物径向分布差异的影响因素493.4本章小结514供水管道管场中污染物的累积释放规律524.1?I言524.2材料与方法5242152..管段反应器的制作4.2.2管道滞流模拟释放实验53423险评价54..管道滞流的生物安全风4.254.4连续累积释放实验4.2.5分析测定方法554结果与讨论57.34157.3.管网水与管挺的理化参数42EM图、ED58.3.管场的S谱S图谱和XRD图谱460.3.3管道滞流模拟污染物释放规律44.3.管道滞流模拟污染物释放的生物安全风险614565.3.管段污染物连续累积释放规律44小结68.本章5供水管道营养物在管场中的累积作用及对微生物生长影响69569.1弓I言5.2材料与方法695169.2.管段反应器溢流装置的制作52270..分析测定方法5.3结果与讨论72125.3.特征营养物在管场中的累积作用75.3.2特征营养物累积对微生物生长的影响分析735.3.3供水管道微生物生长限制因子分析;755.4本章小结776结论与展望786.1研究结论786.2研究展望7980参考文献88攻读领士学位期间主要的研究成果8991vm 浙江大学硕士学位论文图表目录2-1S市城市供水管网分布图困162-2图管拒样品釆集过程182-3管道内壁采样前后对比照片9图12-4XRD图谱27图镀锌钢管管拒2-5EDS图谱田镀锌钢管管祐28闽2-6球墨铸铁管管拒XRD图谱28-困27球墨铸铁管管坂EDS图谱292-8灰口309铸铁管管拒XRD图谱图2-9灰口铸铁管管祐EDS图谱30-B照片4@031(a)分区采样模式图b)C)1;(管段A照片;(管段-42图32管段A管话风干样和湿样的扫描电镜图-344田3管柜总量、平均粒径和总有机礙含量3-4S45图管坂ED图谱3-5管拒XRD图谱46图3-6管括中的THMs及重金属含量47图田3-7管括中有机污染物的相对丰度49-53图41实验装置与现场采样图4-2SEM7B9口58田管港的?(A:号球墨铸铁管,:号灰祷铁管)图4-3管柜EDS图谱(A:7号球墨铸铁管,B:9号灰口铸铁管)594-479口)59图管括XRD图谱(A:号球墨铸铁管,B:号灰铸铁管4-图S管段反应器污染物释放曲线604-6图不同管材管段反应器滞流释放过程中相对剩余发光度62-i4-()田7污染物引起的平均个人年风险a644-8图污染物循环累积释放曲线654-积释放量田9污染物累66-70图51管段反应器溢流系统-245471图S高通量测序流程图5-372图不同培养时间管裙中的总氮浓度S-474困管道生物膜样品门水平上的物种分布情况5-S管道生物膜样品变形菌门中纲水平上的物种分布情况75困-76困S6不同培养时间下管道生物膜中细菌属的数目-表11不同组织机构对于饮用水重金属浓度的限值3-1表21管段背景数据7-21表22管段特征及釆样相关参数2-2表3管段内消毒副产物浓度22-4表各管段单位面积管柜的重金属污染物含量242-525表各管段管拒中重金属污染物含量-26表26管龄对管拒总量与污染物含量的影响2-732表管挺中的有机物污染物2-8表管材对管坂总量与污染物含量的影响36DC 浙江大学顿士学位论文-道水质参数表31管404-1表污染物累积实验的污染物初始浓庹54-2表4水质背景参数57-坦参数表43管584-表4污染物饮用水途径的致癌系数63表本5滞流不同时间点各类污染物浓度64X 浙江大学硕士学位论文MenuofFiguresandTablesF2-wi,1DrinkingaterdistributionsystemCitS16gofyF-ig.22Samlingrocessofiescale18pppp'F-i2,3Photosiibreandafteramlin19gofesnnersurfaceefospppg-F-ig.24Xraydifiractionaternsofiescaleofalvanizedpipe27gpppF-2i.25Energydisersivesectroscopyofiescaleofalvanizedi8gppppgppe--Fi.2rattescaofductilecastironie286Xydif&actionaernsofilegppppp-Fi.2irsiveecalefductileirie29g7Energydsespectroscoofisocastonppppppy-F-i.28Xraydiffractionatternsofiscaleofrecastironie30gpppegypp-F.Enrrvrscoofecalefreiri30i29egydispesiesectopyisocastonegppypppgF-i,31aSamlinsketchAPemapbPieciB41g()pg;);(p()p'--mweF.eand3airdiindi32SEMiagesoftpipscleAlA2aAandredescaleATA2ag,),(pp('A342)F-.aracaebcTOC44i33ChterofpipesclauantitySizeg(;;()Q())-Fi.3rsverescae54Energydiseisectoscopyofil4gpppp-Fi-.35Xradifiactarns46yiontteofiscalegpppe-nFiTHMandeavnsca47.36shytalsconcetrationiielegmeppF-i.3Relriniscae497ativeabundanceofoganiccontamantinlgppeF-.1chemereacsi4Softorandamplinghotos53gp-F.2EMraig4Smicrogphsofiescale58ppF-i.4EDSsecrota93ptumfheiscle5gppe-F.4RDrig4Xpattensofiescale59ppF-m.5Reeasecurvennig4lofcotaiants60-F.46veswferigRelatieremainingluminosityofipithdientiematerial62ppp-Fi.7Hconamn44ealthriskcausedbytiants6g-.4Aanamnans5Fig8ccumulationdreleasecurveofcontit6F-i.uanaccumuonandreasennan49titylatileofcotamits66gofQ-w.rsemFig51Schemeofoverfloiereactosyt70ppF-i.5Prosunerarra712454yeencigtionocessdiamgqoppgF-ig.53ConcentrationofTNiniescalesamles72pppF-mai5Relavendancrg.4tiabueoftheohylainthebiofilmsofies74jpppF-ig.55RelativeabundanceofthemaorsubclassesofProteobacteriainthebiofilmsofpipesj75F-i5Ng.6umberofspeciesfoundinthebiofilmsofies76ppTl-abe11Concentrationlimitsofmetalsstilatedbysreulatingoranizations3puvariougg-11Table2Parametosofies7ppT-l22Pabearametersfi21oespp-Table23ConcentrationofDBFsinies22pp-ecarrfacearea24Table24Concentrationofheavymetalsinisleerinnesuppp2-C5Tl5oncentrationhtliiescaleerram2abeofeavmeasnypgpp2-Table6Influenceofieageontheuantitofiscaleandollutants26ppqyppepXI 浙江大学顿士学位论文Table-i27Organcollutantsiniescale32pppTl-abe2I8nfluenceofietrilthantitofiescaleandollutant3maeaones6ppquypppTbl-1Wandae3terualitarametersofsourcewaterttedwterbulkwt.,reaaaaer40qypTl-abe41Concentrationofcontaminantinacculationrelxeriment54muandeaseepTab-ml42ProfWaerearaetest57T-able43Parametersofpipescale58Tab-nle44Carcinoenndexofconamnaniadrinkaergititvigt63wT-nable45Concentrationofcontaminantstagnantforseveraltimeoits64pxn 浙江大学硕士学位论文1绪论"”城市供水水质保障问题既是重大社会安全问题,也是《国家十二五科学和一技术发展规划》明确亟待解决的重大民生科技问题之,重要性不言而喻。与水、源、出厂水水质等供水安全问题相比,城市供水管网由于其覆盖面广系统复杂、用水工况随机性强等特点而成为供水安全的薄弱环节和难点问题。供水管网是城市给水系统中的重要组成部分,其作用是把经水厂净化后的符合国家生活饮用水水质标准的水输送至用户。管网水的水质保障是国内外水工业领域关注的焦点,为此很多自来水厂不断的优化传统的水处理工艺,增加预处理和深度处理工艺,使得水厂出水水质的各项指标均能达到饮用水水质标准。尽管出厂水水质不断地得到改善,但在经过管网输送到用户端时,还是时常会出现管网水水质达不到标"”、、、准的情况,如油度色度铁猛含量或者细菌总数超标等,严重的还有红水"”黑水等事件的发生(Cerratoetal.2006杨帆etaL2012。,很多时候这是因为给,;)水管网系统中管柜引起的。口管拒的存在不仅影响到水质,带来饮用水感差、色感差、有异味等问题,而且,随着供水系统的逐渐老化,管网问题逐渐凸显,例如,据美国EPA资料(htteaov)240报道://ww\v.p.g/,美国每年000次自来,东部偏p,水主干管爆管西地区19年间爆管事件增加了十倍,每年75000污,,水管破裂溢流事件发生-4千万吨的水溢流导致1。因而,给水管网管坦相关的研究,既是保障饮用水生物化学安全所需,也是饮用水长期持续供应所需。本研究就国内外关于给水管网化学污染物在管柜中稳定性研究的相关进展进行了详细分析,在此基础上提出开二,展污染物在管拒上的累积释放规律研究的必要性,旨在为减少管网次污染保障饮用水安全。,提供理论依据1.1管塘的成因与兔害((出厂水进入供水管网后,会给管网带来物理负荷颗粒物)、生物负荷微生物)以及营养负荷(营养元素)Liuetal.,2013,这些负荷的存在,、徽生物()使管网管道中逐渐形成了管拒。更重要的是饮用水从水厂到用户端,通常需要历1 浙江大学硕士学位论文经数十千来,甚至数百千米的供水管网,在这输水的过程中会发生很多复杂的反应,如石肖化作用(Reganetal.,2003),管壁诱饭(Clement,2002;Reganetal.,2003;Renner,2008),生物膜的形成(Camper,2004;Schwartzetal.,1998;Schwartzetal.,2003等,促成了管拒在管网中的形成。管挺形成的影响因素复杂,物理化学性)质,电化学作用,管道生物膜等因素都会促进管坂的形成,而且管柜的成分多样,既包含多种金属氧化物、盐类,消毒副产物、徵生物代谢产物等各种挥发性、半挥发性的有机物,还包含微生物膜。学者们对于管挺的称呼也因其形成因素的复杂变得十分多样、,例如锈拒、结拒、生物膜沉积物和管瘤等。管柜广泛存在于所有饮用水供水管网中,它带来了很多的危害:管柜结话会造成输水能耗的增加;引起管网水中余氯等消毒别和溶解氧的消耗,导致余氯浓度急速衰减,;同时管坂也是微生物的栖息地,增加了管网生物不稳定性;较大,程度的腐烛会导致管网破坏,耗损管网寿命;管坂吸附、积累水中的污染物后二2013有次释放的危险(高玖藜,)。这些都会使得饮用水经过管网输送到迗用户端时,水质达不到标准。管坂不仅是生物膜形成的场所,更是各种污染物的源和汇。管网水中的痕量重金属离子和管拒相互作用下,会逐渐地在管括中累积,使管拒的成分不断发生改变(Friedman,2010;Pengetal.,2010;Schocketal.,2008);在环境条件变换等扰动下,管坂又会逐渐地释放出污染物(Pengetal.,2012;Swietliketal20.12,出,,)现黄水、红水以及生物膜脱落等现象使得饮用水水质下降。1.2金厲污染物在给水管网中系积释放的研究进展管坂成分中的金属主要取决于管网水的水质和输水管网的管材,由于腐烛作,通用形成的矿物质层,或者沉积作用形成的结坂层,包括形成的生物膜常情况下都可以归结为管括。近年来的研究发现,管坂的形成主要是由于管道诱姓和污染物累积Clement,2002;Donlan,2002;Gonzalezetal.,2013Renner,2008;Sarin(;eta2004bYuetal2010、U.,因而管龄以;,)管挺的成分的差别也会因为管道材料及水源的不同而差别较大(Balis1926Leeetal.1980Pintoetal.2012Raety,;,;,;yal1Tuovinenetal1。,.200,980当前,铸铁管以及铁质管材的使用比例还是很高,;)如在美国大约为56.6%,波兰则是53%,意大利占到了67.2%(Swietliketal.,2012)。2 浙江大学硕士学位论文根据《城市供水管网改造近期规划》所做的统计,在我国城市供水营网中铸铁管口5一占到了68铸铁管占到了1%这%,其中抗腐蚀能力较弱的灰,在个别城市数字高达90%,并且,近几年我国新建的给水管道仍有85%采用金属管道(周想杰,2013)。而铁质管道的最大饮用水安全隐患就是其对于管网水质化学稳定性的影响周想杰2013。铸铁管供水管网中,受到水质突变,爆管或者消防用水等(,)扰动时,管拒常会释放出金属污染物(Pengetal.,2012;^ietliketal.,2012),导致饮用水水质下降一。这些金属很大部分都是对人类或者其他生物具有生物毒性的。管网水中对于喷乳动物毒性最大的几种金属有砷、银、锡、衆以及铀系金属,不少的研究发现这些对于人类的危害不容小视Gutaetal.2011Domingo1994(p;,;,Valkoetal.2005。,)-11包很多机构组织都对饮用水中重金属的浓度做出了限定,表括的是环境保护署(USEPA)(Gonzalezetal.,2013).世界卫生组织(WHO,2011)(Gonzalez“”e-2006tal.2013和国标GB5749《生活饮用水卫生标准》对饮用水中重金属的,)浓度限值。-表11不同组织机构对于饮用水重金属浓度的限值-uTable11Concentrationlimitsofmetalsstiplatedbyvariousreulatinranizationsggog—i'"P-LWHOmU-I;金属USEAmgg国标mg^03?^2铜1.31.0015错.00.010.01猛0.050.40.1—锌51.0-…0.050.2销.20'铬0.10.050.05镉00.0030.005^注:表示未作出具体值的限定1.2.1铁口一灰铸铁管是当前国内外使用比例较高的类管材,由于易腐烛结拒等原因,在逐渐地被球墨铸铁管。虽然各种管材中都有金属铁的存在、钢管等管材所替代,一个统一同时铁是管坂中含量最为主要的金属,但铁在饮用水中浓度界定没有的-主要是由于铁在饮用水中出现的浓度水平国际标准(表11)。这,其对应的生物3 浙江大学硕士学位论文“”“”毒性很低(WHO,2011)。但是,铁是引起红水、黄水现象的金属元素,这主要是管拒中的铁释放到水体中所引起的,因此,管网中铁的累积释放成为广大饮用水领域研究者关注的对象。铁在管祐中的主要存在形式有氧氧化铁(Fe(0H)3)-?(a-FH(FeOOH)SFeOeOO)、PHO)、和其他铁矿物、,如针铁矿纤铁矿y水铁矿(sjj磁铁矿(Fe304)和菱铁t(FeCOs)等(Bensonetal.,2012;Pengetal.,2010;Sarin一etal.2004b。Sarin等Sarinetal.2004b通过个概念模型用来描述含铁管拒和,)(,)管瘤的形成和生长过程。铁的氢氧化物对于络合阴离子或与阳离子发生共沉淀具有较高的吸附能力,它使得管柜能累积多种污染物,为微生物的生长提供了温床。水质参数的变化可以改变管祐的性质,已有研究发现,pH、溶解氧、流速和魂酸根、_酸根、氯离子等离子的浓度都是引起铁释放的影响因素。iH和械度*mi;p是用来控制铁释放的常用手段,水体中投加3g的碟酸盐并1-?91且将pH值和械度分别调到.5和1060m/,维持几个月后g,能降低旧的无Sarn2004b一ietal内衬铸铁管中的铁离子的释放.。(,)影响铁的另个因素是溶解氧(DO)浓度:当DO浓度超过时,铁释放减少(Sarinetal.2000,但,)是这只是出现于有腐姓管拒存在的情况下。水中的离子(或者化合物)种类和浓度的不同都会影响铁的释放。Shi和Taylor(Shietal.,2007)评估了7种不同的水处理方法对铁离子释放的影响。用硫-酸盐混凝处理水造成了最高浓度的铁离子释放,主要是由于低减度(5665-'丨‘?一mLCaCO和高浓度硫酸根-237m!;)gs)(124g。另项相似的研究中,针对混合水源(地下、地表和含盐水),当水体混入了低比例地下水后,管网中释i?。i;放的铁离子增多,主要是由于碱度的降低当氯离子的浓度提高到100ingLtt2005t2003会增加铁离子的释放(yleeal.,Sarineal.o消毒剂也被证实能影响;,)铁的释放,氯气、氣胺和二氧化氯使用后,铁的释放量量均升高,而次氯酸钠消毒却并不明显(Eisnoretal.,2004)。Wang等(Wangetal.,2009)的研究发现,在旧管道中,氯浓度较低但铁离子释放较高,这可能是因为存在于水话中的氧化铁平衡破坏后,借由周围的低浓度氯离子进行了还原反应。杨帆的研究发现了水源切换会引起管网中铁释放的现象加剧(Yangetal.,2012;管场的孔隙率和金属的溶解度的变化,是引起铁释放导致水体颜色问题)的直接原因(Sarinetal.,2004b);而管道管材的腐烛锈烛也会直接释放铁离子到水4 浙江大学硕士学位论文中Bensonetal.,2012,不过随着管道服役年限的增加,直接释放到水体中的现()象会逐步减少Mcneiilletal.2001。旧的管网中切换新的水源后,会释放比切换(,)之前所观察到的铁离子浓度高八倍的平均铁浓度(Tayloretal.,2005),碱度(低于i?,小于60muCaC0)这个现象的主本底水平g3,以及高氯和碟酸根离子造成要因素。Nawrocki(Nawrocki2010),发现在处于静置的水中(指的是肯能留在管柜中或者管瘤之间的水),铁浓度含量高于流动的水中的含量,这种高浓度可以在滞流或缓慢流动时影响水体中铁的浓度。但在滞流期间提高DO可以降低铁的释放Sarinetal.2004b。(,)此外,管坂中生长的微生物可能加速管道的腐烛,从而带来了铁的释放(Chienetal.,2009;Jangetal.,2011;Lytleetal.,2000;Mcneiilletal.,2001;Sarinetal.2000o,)1.2.2链猛是正常机体必需的微量元素之一构成体内若干种有重要生理作用的酶,它,一如糖基转移酵和碟酸婦醇两酮酸羧化激酵的个成分,也是构成骨结构的重要组成元素。人体出现猛中毒的病例主要是职业作业吸入猛烟和猛尘所造成的神经系统的病变,而饮用水出现的猛的浓度水平,远不会造成中毒。但是猛是引起管网"”黑水一水现象的罪魁祸首,同时猛引起结坂现象也是用户投诉的主要问題之Cerratoetal.2006。,,美国环保署制定的参考标准中饮用水中猛的浓度限制在()11i0.05mg1/以内,世界卫生组织为0.4m4/,我国饮用水标准限值为0.1mgl/。g供水管网中的锸主要来自水源水中可溶性离子的存在,以及水处理工艺中猛氧化剂(KMn04)的使用(Reyes,2004)。水处理工艺流程中,如果锰去除得不彻底,这些镊会进入配水系统,通常会被管道生物膜或者余氯氧化形成沉波,累积于管粗中。1998年,在特古西加尔巴的供水管网中,首次发现了高浓度的二氧""化猛固体存在于管话中,伴随的是在用户端的水龙头黑水现象时有发生,在当“”时这对水厂造成了极大的负面影响。根据用户提供的信息显示,出现黑水现象的管网中通常使用了较多的PVC管材的管道。Gerrato的研究(Ceiratoetal.,2006)表明,给水管网中铥释放现象的出现主要会发生在PVC管材的管道中,而且猛5 浙江大学硕士学位论文在PVC管道管坂中的累积量明显多于其在铸铁管中的累积。猛的释放会在滞流期增加,更,但是流动和滞流这两种状态的切换容易引起鐘释放现象。管网中锸与铁或者混凝作用残余的销之间潜在的化学反应作用是管一Gabe网中猛释放的原因之lichetal2006。(,)1.2.3销铭可以通过从水泥砂梁内衬浸出进入供水网络,也可以因为混凝沉淀工艺带入管网水而沉淀累积与管港中5%-36%。砂浆中销含量范围为取决于水泥的类,8一型(11^661312008。旦被吸收会积累在骨头、大脑、肝和肾中,引发某,销,)i些健康问题llhiteetal.2012。,如骨头或者fr疾病;铭也可以导致阿兹海默症(Wi,)低pH、碱度和韩盐等因素似乎可以加剧水泥砂浆内衬的降解,导致更多铭的浸出(Snoeyinketal.,2003)。在新的水泥砂浆内衬管道被投入使用之后两年内,都会不断的有铭释放到管网水中。流动状态可以影响铭的累积释放。当冲洗管道减少了铭的存在,接触时间长达13个小时可以增加销的含量。聚碟酸盐腐烛抑制剂,会与存在于水泥中的离子形成复合物,会软化内衬而有利于铭的释放(Berendetal.,1999)。往体系中引入脱盐的海水也会增加销的释放(Zhangetal.,2012)。1.2.4锅,铜材质管道广泛应用于室内管道系统。在1985年之前最近几十年,铜被广B一泛认为是抗腐姓材料用于饮用水(astidasetal.2010。铜是种胃肠道刺激性物,)质,它的释放可能危害人体健康,会引起恶心和呕吐。美国环保署公布的参考标_i..准上.L.lA,铜被限制在13mg以内,世界卫生组织的标准限值为20mg_i我国饮用水标准限值为*L过程中产生的铜的锈姓产物非常1.0ing。在腐烛多,且它们的存在形态取决于水质、热力学方面和现有的管柜组成。最常见的有:赤铜矿(CU20),黑铜矿(CuO)和孔雀石(CuC(VCu(OH)2)(Merkeletal.,2006)。这些形态的铜都是非稳态的,可以由水质条件或者管坂改变而发生释放现象Calleetal.2007。用,97%,,)户端配水系统中管网水在的时间中是保持滞流状态(通常在滞流10个小时后管网水中铜浓度迖到最大值,之后会再次累积于管拒中,6 浙江大学硕士学位论文呈现浓度下降的趋势Merkeletal.2006。(,)在影响铜释放的各种因素中,pH值和械度最重要的。铜的释放量随着碱度==的增加和pH值的降低而增加。pH7时释放的铜比pH9.5时释放的多(Boulayet-174的H范围内的al.200o此外,在.68.p微小变化强烈影响铜的释放,尤其是,)在高减度时(Zhangetal.,2010)?温度也会影响铜的释放:Boulay和Edwards(Boulayetal.,2001)的研究显示,通常情况下,较高的温度,对应较高的当°铜的释放(约64C)降,然这没有考虑温度升高低细菌活性的情况。有机物一以及管道生物膜的存在与铜腐姓的加剧具有定的相关性(Bouaetal.01ly,20;Edwardsetal.,2001;Jangetal.,2011;Lehtolaetal.,2004),定期清理冲刷管道可以消除这种影响。正碟酸盐通常会降低可溶性铜的含量,但是增加了管坂中铜化合物的含量,抑制剂却对于管港中铜化合物影响很小。Dartmaim等Dartmannetal.2010证明(,)了碟酸盐含量在滞流期可能增加或减少铜的释放:,这取决于主导作用铜是否溶解或沉淀。但是使用桂铭酸盐形成保护层被认为可以保护铜管;然而,短期内的事实恰恰相反,除了在中性pH条件下(Kvechetal.,2001)。1.2.5锌锌是人体正常生长所必需元素,饮用水中的含量足以提供了人体每日所需量_iA?lametal.1989。但是,当饮用水中锌含量超过3.0mL会呈乳白色(,煮沸,)g时会生成油脂薄膜,并产生不舒服的湿味;摄入水中过量的锌会引起发热、恶心、呕吐、胃痉挛和腹湾(WHO2011)。,在用镀梓钢和铁制品生产耐腐姓合金以及黄铜生产的过程中,锌得到了广泛的应用。因此,镀锌管以及部分黄铜和龙头可以释放锌。在镀锌管中,降低pH和械度,增加有机物质,并通过硝化作用降低溶解氧可以减低锌的释放量(Lehtolaetal.,2004;Switzeretal.,2006)。对于黄铜配件,可一以通过脱锌反应释放锌,,这是种选择性腐他过程从而优先去除锌;脱锌可能会导致管道堵塞,管件爆裂和点姓故障。在pH为8时,锌被优先溶出;当碱度增加arveretal.2010Zhan,氨、氯化物、氯和氯胺浓度降低时,浸出量减少(S,;getal.2011。,)7 浙江大学项士学位论文1.2.6银银是一种有毒的重金属,它会累积在人体重要器官和骨路中,过量的银会对肾脏、神经系统以及生殖系统造成严重的损害(Papanikolaouetal.,2005)。供水管网中的银可以来自于各种管材的释放(Leeetal.,1989),如银管,镀锡管,镀锌管,错焊接接头和配件,黄铜配件,PVC管(约含1%的错)以及水泥砂浆内衬。通常在管道内部形成的腐蚀产物有枕木(PbC03)水白银矿(Pb3C0OH),,(3M)2水白错矿(Pbi()(C03)6(0H)60),银黄(PbO)和块黑错矿(Pb02)。这些腐姓产物的形成能有效降低错的释放,但引起的水质变化不利于其他积累在腐烛结柜上的其他元素(如A1,SbCu,Cr)eal.Schockel,V,的溶解(Kimt,2010ta.2008。;,)错材料管道管拒会在低pH下释放到水体中银,因为pH较低时银变得更可?溶(Kimetal.,2011)。浓度水平在1mgl/左右的游离氯,可以降低银的释放;但是氣胺可能会导致管相释放更多的银到水体中Switeeretal.2006。(,)聚碟酸盐]*i可以增加错的浸出,但正碟酸盐在高于0.4ngL时却能抑制银的浸出,除了没有生成的生物膜的新管道(Goueretal.2009。id,)银的释放同样在滞流期增加,而大部分的释放发生在前24h内Gouideretal.(,2009;Lytleetal.,2000),且没有达到平衡。管网水的流动也可能增加错的释放Xie(etal.2011,但是连odeta】.2004。,)续稳定水流又可以抑制其释放(By,)1.2.7铬铬会从水泥砂浆内衬Guo1997,水(,)龙头和金属部件的弹性软管部分中渗入esche一tietal.。饮用水;然而铬镍不锈钢管道似乎不容易浸出(Vt2010格是种致,)癌物质会增加胃脾瘤的风险Sedmanetal.2006。但是(,饮用水中发现的浓度仍,)低于各种准则所规定的限定值、。而在水泥砂架管中,铬的释放可以在滞流期的前三天大幅增加Guoetal.1998。(,)它在管网中的存在并不常见,仅作为次要组分。因此,只有少量的研究报道供水管网中铬的累积释放。1.2.8镉一镉是由人类活动带来的最具毒性的元素之。它具有脊毒性,骨毒性和致癌8 浙江大学硕士学位论文性。锌制管道(Barton,2005)或者水泥砂浆内衬(Guoetal.,1998)的管道中发现了其累积于管坂中。0.44管网水滞流过夜后,管道中释放的镉的平均浓度估计可高达mg/L(Barton,2005)。对于水泥砂浆内衬管道,镉含量在滞流的前五天内增加了22%Guoetal.1998。影响铺释放的因素包括酸度增加、硬度和氯化物含量(,)Barton2005。(,)1.3有机传染物在供水管网中系积释放的研究进展饮用水中有机污染问题日益突出。很多有机污染物具有致癌作用,它们不仅会使得饮用水散发异味,影响口感,还会积累在管话中,形成二次污染源,并成为管道生物膜的营养物质,促进其生长,影响饮用水水质,危害人类健康。从目前巳有的研究来看,给水管网中的有机物按来源大致分为四类:原水中的有机物,管材释放的有机物,管道生物膜的代谢产物以及消毒副产物(DBPs)。1.3.1原水中的有机物原水中的有机污染物可以分为天然的有机物(NOM)和人工合成的有机物(SOC)两类(占生etal.,1999)。人工合成的有机物来自于工业源,农业等,如农药、化工厂排放出来的有机溶剂等,种类繁多。水循环和生物及地壳之间的相互作用,使得用于供给生活饮用水的水源中会有天然有机物。原水中的天然有机物包括了腐殖质类和非腐殖质。非腐殖质是蛋白质、肽、氨基酸和脂肪等可以辨认化学特性的化合物,,,由于易被微生物分解这部分在管网水中含量相当低可忽略不计。而腐殖质包括了腐殖酸(HA),、富里酸(FA)等这类有机质是管网水中消毒副产物形成的前体物质。此外,原水中的藻类徵生物,如徵囊藻,也会产生徵囊藻毒素等有机物,对管网水造成污染。不同原水中的无论是天然有机物,,,还是人工有机物其成分、含量复杂多变例如,受降水、融雪径流和洪水旱灾等影响,最终会导致饮用水中的天然有机物含量会有所差异一,同水源地的水中天然有机物含量和成分范围也有季节性的变化(Matilainenetal.2010。,)自来水厂通常采用絮凝和混凝等手段去除原水中的有机物,但是去除效果并9 浙江大学硕士学位论文一不能达到100%。在加氯消毒的环节,些有机物,尤其是天然的腐殖质会在水厂消毒时与氯反应,形成消毒副产物等。部分原水有机物会进入供水系统,会在管话中累积,成为管网中微生物的营养源以及管网中形成的消毒副产物的前体物。1..32管材中释放的有机物在目前的城市供水中,使用最多的还是钢筋混凝土管或水泥砂浆衬里的铸铁管材,但是由于塑料管抗腐烛的优点,而,其使用比例也有所增加塑料管材是给水管网系统中最易释放有机物的管材。在我国许多地区禁止镀锌管作为给水管材使用后,塑料管有逐步取代金属管材主导地位的趋势。聚乙爆管类(PE)包括高聚乙潘管(HDPE)和交联聚乙稀管(PEX)等以及聚氯乙餘管类(PVC),等等,是目前应用较广几种塑料管材。聚合物材料中加入了多种有机的和无机的添加剂以增加材料的耐久性,也改变管道的颜色。添加剂包括了:抗氧化剂和其12001他稳定刻,6丨[6163丨.。这,润滑剂柔软剂和着色剂(7%些添加剣的许多有,)机成分,在管道服役的过程中,存在着迁移至水体的威胁。---26-二叔丁苯藏26DTBQ)和24二24DTBP)(,叔丁基苯酸(是最常见塑,,,料管的抗氧化剂降解产物,Neilson等人(Wheltonetal.,2013)对比了丹麦不同品-24-牌的PE和PEX管,发现三种品牌的PE新管中6DTBQ,2DTBP在实验,,,11??3天到达最高浓度1.5ng1/和1.4^ig1;,然后在9天后下降。受试的PEX一42-DTB管中,/7检测到了有机物的释放6,其中有根产生的,Q浓度很高,迖_"i'??到16iL,并且在测9aLoInunSkevrak等|g试天后浓度仍不低于12g|gjevrae--Skjktal.2003的研究中发现HDPE管会迁移出135三甲苯(135TMB)(,),,,,1?-TMB)两种稳定刹DuDut和24三甲苯(124。randrandeal.2005Durand2005,,,,(,;,)的研究发现PEX管材释放的主要有醒、銅、醋和芳香酸等,比较显著有的二叔丁基过氧化物ETBE和TBA等,属于交联引发剂及其降解产物,其中ETBE的—-ii??浓度范围是23iL到高于100-L。fgMg1.3管道生.3物族的代谢产物管道生物膜上的大量微生物活动,会产生许多的有机代谢产物。Ingunevrakeaevra-jtlSkSkev池.2004Skketal.2005利用GCMS分析和真菌模等(;jjj,,)10 浙江大学硕士学位论文拟实验对水厂水源(湖泊水)和出厂水经过的HDPE管内生物膜中的VOCs进行了对比、鉴定和来源分析。结果表明,管道生物膜中的有机物多与微生物的生命活动有关。如土臭素是不同的蓝细菌和放线菌的次生代谢产物;网翼藻稀A和C(DictotereneAandC)和水云烯(Ectocarene)则是桂藥降解的产物ypp;藻类和蓝细菌代谢或者微生物降解有机物质的时候会产生挥发性有机胺类、二甲二碗2-壬酮而C8化合物如--3--基化合物以及;1辛婦酮和3辛酮则是真菌的代谢产物。他们还发现水流过慢时,徵生物产生VOC的速度会加快。Hockelmann和Jtittner(H6ckelmaimetal.,2005)发现管网水中的蓝藻能产生-----大量的有气味的有机化合物,如P紫罗酮式(P紫罗兰醇、4氧代P紫罗兰酮等)的化合物aohiroKishida等Naohiroetal.2013142。N人(,)对日本的家自来水厂做了调查,发现了其中的42家在近5年内出现了气味问题。其中常见微生物蓝藻(如鱼腫藻)会产生霉味/泥土味,同时还有桂蒸、金蒸和放线菌能使水体产生异味。同时调查显示水温可能是影响水体产生异味的重要因素。,1.3.4消毒割产物当游离氯、氯胺、二氧化氯等消毒剂与水体中的有机物质作用时,会生成消毒副产物:包,这方面国内外巳开展大量的研究,鉴别得到了多种消毒副产物括三南甲院(THMs)、由乙酸(HAAs)、商代酮(HKs)、由化氰(CNX)、齒乙腈(HANs)、乙醒、三氯稍基甲院(TCNM)、三氯醛水合物(CH)、商代酸(HPs)和齒化味喃酮(MX)等,在所能检测到的消毒副产物中,三齒甲院和商乙酸是主要成分(Krasneretal.,2006)。含氮的消毒副产物其毒性要高于具有碳基机构的消毒副产物Plewaetal.2008Wheltonetal.2013,;但是该类物质在水中的浓度(,,)较低,因而相关的研究还比较少。最近几年的研究发现,消毒副产物进入管网后浓度会不断发生变化,主要原因是余氯的存在,有机质在给水管网中会持续地发生氯化反应,形成新的消毒副产物。目前,南乙酸和三齒甲燒这两类消毒副产物的研究最为丰富,巳有的各项研究MercierShanksetal.2013Nikolaouetal.1999Weietal.2010陈萍萍et(,;,;,;al.2005分析管网中的消毒副产物浓度水平与很多因素有关毒副产物的,),,如消种类、在管道中的停留时间、水温、供水水源、水中佘氯浓度、pH值等。而从11 浙江大学顿士学位论文-各项研究结果看,水流速度、停留时间、温度等对消毒副产物在管网中的浓度的影响较大。大多数消毒副产物在夏季的浓度高于冬季(MercierShanksetal.,2013;Weietal.,2010)。而水在管网中停留时间越长,大多数消毒副产物的含量都会增加MercierShanksetal.2013。(,)综上所述,关于消毒过程中副产物形成的类型与浓度巳开展了较为系统的研究,而对于管网中消毒副产物的变化趋势与影响因素的研究尚比较缺乏。1.4饮用水中污染物的健康风险评价1976年美国环保署首先公布了可疑致癌物质的风险评价准则,提出了有毒有无害物质的致癌风险评价方法。这描述了人类在接触有毒有害物质时危害效应的特征,以人类暴露或能够暴露在有毒有害物质中的程度来确定人类健康风险2013(张越男,)。重金属在人体内长期累积,对人体的神经系统以及各个器官产生的危害极大,如错累积过量、消,会引起神经系统化系统器官的癌变;锌过量则会引起贫血,严重时可影响生长发育;而大量的镉进入人体,会带来骨痛病,肾小管损伤等等。国内外的学者们也对饮用水中的重金属的健康风险进行了评价,SaidMuhammad对巴基斯坦北部某个地区饮用水水源进行了健康风险评价(Muhammadetal.,2011),钱佳忠对城市供水水源地中的基因毒性物质的化学致癌物和躯体毒性物质进行了健康风险评价(钱家忠etaL,2004),而高继军则对城市饮用水中的金属元素引起的健康风险进行了评价(高继军etal.,2004)。饮用水中消毒副产物对人体的致癌风险是引起人们广泛关注其危害的原因之一,对于消毒副产物的暴露途径很多,,如沐浴、游泳、饮水等可通过呼吸、皮肤接触和摄入多种途径进入人体。美国国家致癌协会研究发现三氯甲院对于人体的危害主要集中于中枢神经系统,也,造成肝和肾的损害被流行病学证实为动物致癌物。TokmakBurce等对于卡拉奇的饮用水消毒副产物的健康风险评价表明,摄入是较为主要的暴露途径(钱洪智,2013)。本研究通过研究城市供水管网滞流情况下,饮用水中重金属和消毒副产物的健康风险评价,分析其对人体健康潜在的致癌风险和非致癌风险,对控制污染物在管拒中的累积释放,保障饮用水安全提供了理论支持。12 浙江大学硕士学位论文1.5本研究的目的、意义和内容1.5.1研究目的与意义“”保障城市供水水质是《国家十二五科学和技术发展规划》明确指出的亟待一解决的重大民生科技问题。随着管道服役年限的增加,,管网逐渐老化方面,管网系统中,管拒的积累及生物膜的生长,对龙头水水质造成了很大威胁,即使水源水质与水厂处理工艺不断改善,管坂污染物的释放也可能会影响到水质的进一一步提升,;另方面管网的老化、管道腐姓结坂等导致的管道爆管泄漏事件时有发生,目前,美国的供水管网中管道的服役年限多为60年左右,有些州每天“"爆网事故达数百起。而我国供水管网也有30多年的历史,居安思危,深入研究管网系统管挺累积与释放的规律,是有效应对大面积管网老化、落实管网改造工程,保障饮用水安全的必要措施。本论文以浙江省S市市区城市供水管网中的服役管道为研究对象,通过对实际管道开展挖管采样调查,搭建管段反应器进行管道滞流模拟释放实验和循环累积实验,以及组建管段反应器溢流系统开展生物膜培养实验等,探明重金属、消毒副产物以及有机物等污染物在管拒中的累积情况,分析管材、管龄和管径等因素型对于污染物累积的影响规律,探究隔夜用水或者停水等现象对对管网水水质的影响,分析管坂累积污染物的能力及其毒性作用,以及研究营养盐带来的管网问题等一步研究供水管网生物化学稳定性提供了数据支持障饮用水。为进,为保安全的方案提供了理论依据。1.5.2研究内容本论文研究的主要内容如下:(1)选取不同管材、管径、管龄的管段进行挖管采样调查,分析重金属、消毒副产物以及有机物等污染物在管拒中的累积情况,研究了管材、管龄、管径以及水源水类型对于污染物累积的影响规律。(2)模拟原位管段滞流状况下,重金属和消毒副产物从管拒中释放到水体的过程,探究隔夜用水或者停水等现象对水质的影响及其毒性效应和人类健康风险。13 浙江大学顿士学位论文(3)运用管段反应器的循环累积实验,模拟研究管网中重金属和消毒副产物等污染物在管拒中的累积与释放规律,分析管塘累积污染物的能力及其对水质的潜在影响。(4)运用管段反应器溢流系统,开展生物族培养实验,探究营养盐的浓度水平对其在管坂中的累积及管道生物膜群落结构的影响,分析其带来的供水管网生物稳定性问题。14 浙江大学顿士学位论文1.5.3技术路线图供水管道污染物的累积释放规律(重金属、消毒副产物、有机物)1::A—…—A^实际髓管塘污污染物在管塘*SSS染物的采样调查丨拒中tlf及生J的累积与释放I當黑望丨丁”?tfi不同管丨构路管段反应十口怒咎ISIS7龄、管材SStSlSf5;mm纖流系管道的管2||2i額位水统培养管塘污染物2555驗無道生物膜I的差异I实验-^r籠物_积,释放丨i供水管道污染物的安全风险评价I15 浙江大学硕士学位论文2供水管网管坂中污染物的分布规律与影响因素2.1引言供水管道的管材以及水源是影响管坂成分的重要影响因素(Balis、管龄y,1926Leeeta.1l980Pintoetal.2012Raetal.2010Tuovinenetal.1980,;,;,,;,;y)已有的研究对象多为单一管材的管道,退役的管道,发生爆管等菅网事故处的管道,以及中试工程的模拟管道等,其研究的专注度高、但多样性差。这主要是因为,供水管道采样涉及社会职能部门较多,需要政府企业民众多方面的协调,实际供水管网采样的困难度高,通常很难开屐系统的研究。本研究经过S市多部门的协调配合,以S市城市供水系统为研究对象选取了管网中不同管材、管龄、,营径以及水源的服役中管道挖管采样。浙江省S市城市供水系统以T水库作为饮用水源,经S水厂净化后进入供水管网后输送至千家万户-)。(图21针对S市供水管网配置的特点,本章节选2-取管材丨、管龄和管径各不相同几组管道进行挖管采样(表)收集管坂,分析管坂中污染物的累积情况,探讨管材、管龄以及水源等因素对于污染物在管柜中累积和分布的影响。?二謂土參不_工£出*?生千督投韈虑春?謹邃A户tUiA2-图1S市域市供水管网分布图F-i.21DrnknwaterstrutonsstemoftgiigdiibiyCiyS16 浙江大学硕士学位论文2.2材料与方法2.2.1供水管网管道采样点S市城市供水系统的水源优质,出厂水水质全国领先,城市供水管网不断改进其管网系统复杂多样-,其管线的布置见图21。S市城市供水管网水流流,速2-偏低,采样目标管段处于管线的直管区域,1个管段的背景数据见表21。2-表1管段背景数据Tab-le21Parametersofpipes管龄管径流速编号管材地点采样日期Imm?yearsms1锻梓钢管12DN80鲁迅西路大明公寓<0.12013.09.29<2镀锌17DN800;!2..11钢管罗东公寓.01403<323DN80晋公0.12013403镀锌钢管桥小区.0.4DN15<0120131015球墨铸铁管60稽山街道大二六房村...<5球墨祷铁管6DN150山街道大二六房村0.12014.03稽.136球墨铸铁管9DN150皋埠银桥路农贸市场<0.12014.03.18<7球墨铸铁管11DN150三江路0.12013.09.25<8灰口11DN1.1.22铸铁管150解放南路桥南小区0.20130B<9口铸7DN150行反()01.1.灰铁管1缕乐苑桃园.1203029<020410灰口铸铁管23DN150昌安东村.]13.0.19<11DN1.2.1塑料管300快阁苑01013.0917<1210DN80森012.1.10不诱钢复合管海豪庭(樟林园).01302.2.2管话采样方法(1)挖掘机去除管段上的覆盖土后,起重机钢绳固定所选取的管段两端,在电锅截断管段的同时,起重机提起将管段悬空取出。(2)洗净管段外表面,量取管道长度,放标签,原状拍照。17 浙江大学硕士学位论文(3)-用超纯水(Mill)iQ和特氣龙毛刷刷洗内管壁的管柜,至管壁内衬彻底裸露无管拒残留,且冲洗的超纯水呈潜清为采样终点。(4)如果管道内壁有松软突出的瘤状结柜,则用园艺伊伊下,并将其收集到样品袋内。°(5)将采集下来管拒油液样品转移到蓝盖瓶中,置于实验室4C冰箱中保°存。实验室中定容蓝盖瓶中管柜油液,4C保存。2-2现场采样过程示意图见图,选取的五种管材的管道内壁采样前后的照片如图2-3所示。a.控管现场b.管段截取、勵C.管柜采篥d.祥品收集ef.丨.米样元成祥仔图2-2管坂样品采集过程F-i.22Samplinrocessfielggpoppscae18 浙江大学硕士学位论文華輯圃1号镇祷钢管2号镇辞钢管3号银销钢管4号球事键铁管91I1画由口___■■5"|球塞祷铁管6号球事祷铁管7号球事祷铁管8号灰口祷铁管__9号灰口祷铁營10号灰口祷铁管n号塑料管12号不诱钢复合管图2-3管道内壁釆样前后对比照片'-termFlini.23Photosofiesnnersurfacebeforeandafsagpipgp19 浙江大学硕士学位论文2.2.3分析测定方法(1)管坦质量测定504500l管拒油液均匀混合后,取mL加入离心管rm下离心Omin,,在p离心后将离心管内上清液倒掉,将离心管底部的管坂转移至培养皿,风干称重。计算单位长度以及单位管道面积的管拒质量。(2)三商甲燒测定l1现场管拒采集完毕后,取OOmL油液样品加入含有0.000抗坏血酸的坡g璃瓶中-GC)测定其中的三商甲燒类消,以洋灭余氯。然后采用顶空气相法(HS毒副产物(THMs)。采用仪器为配有电子捕获器ECD检测器的VarianGC450气相色谱色谱柱规格为xxm的CP-15m0.250nim0.25SIL8CB的,n毛细管柱,测定方法参照USEPA524.2。(3)金属测定水溶液中金属的测定:釆用METTLERTOLEDOAL204原子吸收仪测定水溶液中目标金属的浓度。1管拒中金属的测定:取蓝盖瓶中的固相样,研磨过00,经过风干处理后目傭网,称取0.2g左右的管拒风干样品,根据USEPA3050B的方法微波消解处理后,得到消解澄清液体样品。采用METTLERTOLEDOAL204原子吸收仪Mn-F、ZnCuC2006测定其中的e、、Pb、、r和Cd的含量。A1含量根据国标GB/T5750铬天青S分光光度法测定。(4)有机污染物的测定GC-MS气相色谱质谱联用测定管拒样品中的有机污染物采用安提伦。萃取步骤:1)取蓝盖瓶中的固相样冷冻干燥处理;2)称取Ig固体样品,至40-5无水硫酸纳二mL离心管,再加入g(Na2S04)和30mL氯甲院(DCM);3)清洁离心管顶部,用聚四氟乙稀密封帽密封,摇句检漏,室温150rpm速率振荡过夜;4)室温1200rpm转速离心30min,取上清液;5)氮吹浓缩定容至2.0mL待测。20 浙江大学硕士学位论文气相色谱条件:HP5MS毛细管柱(30mx0.250mmx0.25mi,Hinklein)。升j_°°im*温程序:起始温度40C,保持3in后以15C5min的速率升温至120V,°.i°.保持1m10Cmin290C3min。:in后,以的速率升温至,保持质谱条件配备电喷雾离子源(ESI)’电子能量70eV,接口温度250V’离子源温度200V99-?634amu,扫描速率120min人,全扫描方式,扫描质量范围次(5)管拒表面特征分析-P4釆用X射线荧光衍射仪(型号为BRUKER),分析管坦样品的物质成分和化学形态M-5610LV(型JE);采用扫描电镜号观察管港微观表面形态,同时得到管塘中主要的组成元素(EDS图谱)。2.3结果与计论2.3.1管拒污染物总量测定结果2.3.1.1管拒总量表2-2管段特征及采样相关参数b-mTale2Paes2raetersofpip管龄管径单位长度管拒单位面积管柜编号管材_i2yearsmm干重'nT干重_mgg1镇辞钢管12DN806l562镀辞钢管17DN80262.91046.423镀梓钢管23DN8047.8190.344球墨铸铁管6DN15028.059.375球墨铸铁管6DN1507.115.056球墨铸铁管9DN1508.017.037球墨铸铁管11DN15029.462.398灰口铸铁管11DN150170.9362.919口17DN150195.0413.97灰铸铁管10灰口23DN150151.5321.70铸铁管11塑料管13DN1000.92.8312不诱钢复合管10DN8011.31^-2为不同管段单位长度和单位管道面积对应的管话质量表2。该表显示,灰21 浙江大学硕士学位论文口祷铁管管据量总体上大于球墨铸铁管,灰口铸铁管中的管堪(9号)最高可迖'—'ii^^-195m(4)71rfm.0g,而球墨铸铁管管柜号7号含量在.gr至29.4g的范2-2显示围。图,灰口铸铁管内壁腐烛较为严重,且有大块的管瘤存在,因此总体上其管港量较高;而球墨铸铁管几乎无明显的锈他,内衬较为完整,故总体上26292管拒量较低。镀锌钢管管坂量也较大,最高达.号管段中的,管道内2-2几乎被管瘤堵塞,腐姓严重(图)。不锈钢复合管(12号)的内壁光滑,偶-'一-(11尔存在个诱姓点,.8mo,管坂量非常少仅为2g塑料管号)的材质决定其不会发生诱姓,管拒完全是来自累积,而管祐也很容易因水流的扰动发生脱i落0.nr,因此其管祐量最低,仅为.9g。231...2消毒副产物表2-3管段内消毒副产物浓度T-able23ConcentrationofDBFsinpiesp一一THM管龄管径三氣甲院四氯化破溴二氯甲二溴氯甲s编号管材"'''''''''.?.??yearsmmigLigL院xgL焼L|igL[jjHg2DN8019.1211镀锌钢管.301.9ND.312镀锌钢管17DN8022.10.21.7ND24.03镀锌钢管23DN8019.1NDNDND19.14球墨铸铁管6DN15017.20.10.7ND18.05球墨铸铁管6DN15017.80.11.0ND18.96球墨铸铁9DN15018.909ND.9管.10.197球墨铸铁管11DN15016.50.10.8ND17.48灰口铸铁管11DN15022.40.21.5ND24.19灰口铸铁管17DN15020.10.21.3ND21.610灰口铸铁管23DN15018.0ND0.1ND18.11DN11101.111塑料管3008..2ND19.42N801.16.61不锈钢复合管10D55U^^经过消毒处理的出厂水中往往含有消毒副产物(DBPs),而在输送往用户的一s三南甲燒类途中,管网中的有机质和余氯反应又会形成系列的DBP,尤其是和商乙酸类(HAAs)消毒副产物占的比例较大Leeetal.2013,,)因此管拒中也(一s会有定的DBP。三由曱院类消毒副产物具有挥发性和稍溶于水的特点其在,_i2-?3)100L管段中的含量较低(表,远低于水质标准的i的限值。目标管段fg一二中的THMs类消毒副产物,主要是三氯甲焼和溴氯甲烷,极少的四氯化礙,22 浙江大学项士学位论文一二漠氯甲燒和三漠甲燒均未检出-3。表2说明,几种THMs的含量高低的排序>一二>四>二一为:三氯甲院漠氯甲燒氯化破漠氯甲燒。各管段中THMs类消毒副产物的浓度非常接近,其原因可能是:管话对其吸附量较小和THMs类消毒副产物易挥发,使其总量的差异不大。各管段中THMs类消毒副产物的浓度在-_"i'''?-???66-1.iL24.1L之间(4UL)^gng,高于原水背景值Sig但都未略^,-1i超过水质标准.(三氯甲燒601/THM100L),si。^g2313...重金属表2-4和表2-5分别为管坂中单位质量管柜所含的金属量和单位管道内表面积上管拒所含的金属量。无论何种管材,其管祐中重金属污染物含量的排序(表->C24和表2-5)Fe>Mn>Al>Zn>Pb>Cu>C为:rd。Fe元素的含量是最高的,在_?i丨?51590.9mgg至6.858mg‘之间,这是因为铁质管材是供水管网中使用最多的管材(Gonzalezetal.2013。口,锈蚀明显的灰铸铁管管拒中Fe元素的含量远)大于球墨铸铁管,这也表明管拒中的Fe元素主要来自管材的腐烛(Copdaadetal.,2007;Friedman,2010;Lytleetal.,2005)。17年DN80镀锌钢管(2号)管祐中Fe含量最高,达690.858远高于其它管段,其特点是使用年份较长、诱姓程度非常高,管瘤几乎堵塞了管道。管坂Fe含量较低的除了塑料管(11号515.9,-i.mgg)外,还有几组球墨铸铁管点是内衬材料光滑、使用年份较短。,共同特不锈钢复合管(12号)因为其内壁的防腐烛效果好,管括中Fe的含量也不高,-?395仅为2.3mgg、不同管材的管坂中,Mn的含量差异很大。在铸铁管管拒中Mn的含量高达-i?32.036mgg(9号)。Mn元素作为铁质管材中常见的伴生元素,其含量相对也较高Cerratoetal.2006Ltleetal.2004。(,水源水中可溶性离子的存在,以及;y,)水处理工艺中锰氧化剂(KMn04)的使用(Reyes,2004)都会导致Mn在管柜中的累积。但是塑料管(11号)管柜中的Mn并没有像之前所报道(Cerratoetal.2006,)的那么多,这可能与S市供水系统的水源优质有关。出厂水中的含铭化合物的絮凝沉淀作用,会导致管拒中A1元素的含量也比Hu-较高cketal.2004OnaNuemaetal.2002,7(,,尤其是在铸铁管中如1年;g,)-iDN?150灰口铸铁管(9号)管柜中销含量高迗19.249mgg。23 1-9寸.zZur.r.i..I29Tsr.卜8『.卜V9pi卜sSs68n2s§zS92eI6zu寸.iI,tuilrrr『r「r.rIo0oooo?roo?35s寸os2v>vvv>>vsTr卜-E.6rI6S0r.?-rr.寸2oO1卜ooiH£nseZ£>sT—Su£.iz-0L.Ie3.s££?-B「..r85.?寸0no590i寸nzem3l>SIBsJJnsJT?r9Us8-18Urs-.8.0.C6|?..寸s9l-8oL卜.£e口n£5:01s§9寸lsLIi?2:sds91SW97rjdr8eet^o....sd卜80卜lzT6r:S.?s?z,-ssS9卜IsA寸0寸1Ie.0MsIxzel6寸I二寸s寸z,X769lAu..卜66.I£?i.8..erc6寸..6oSz?卜9e.8对z寸.q寸0e寸8swpalz.jS1sz£izluoico^T『寸lr寸.Sr9.S.z-.£9rs.9e..s9.sI6s卜8?6ss?o8s对I6寸6卜ScM6zs6卜8ii1i1oZzE:s09Z:z8us卜1,IM?0O0Ooo0oOoo0SSss5s^so8S88谢sIlWJsNNNZmmmmSmzMLaaaaaaaaaQaaS齒J卜Bz9必6Lnoniinn\i挪aC辦挪鋼m东东恭恭s¥¥i恭恭|恭s实議賴__n劉¥¥s饭焚赞嵌^ii^寸的必lM62nn I-.9s06§8£1£9寸I509ss6^s0卜.9sr1V.irr.rr8§0rs6..i-£oso01:1lnluiTM90卜906005s00S0.寸00o00ii5i00.....smd......00000oo0o00e-■?3寸寸卜8o90寸S卜zs0卜Kn96w6?uos0s0oo00S0S.r..........ooo0o0oo0000ui7M寸卜z6oS9e8608s泛03zs?10o1sie0sU..rrM.......00o0oo0o20oosijsJ9dI--tISIM6^o卜9e8q6zSo9soSs寸9.BSsl-£i8r0卜roo.......r「sS7oo0o0l0ioo0如u奪9id!d哉u吹!-,¥W?8s卜9ISSs£9一s东崎B1s6eIs69卜£.SooPOr6.i.i96担UI3?.6.s2H..寸寸1odI20z11抓uzei+^务VB磨骑3q粉御j-¥?寸:o1z£SeS66si寸:1.:!s^cCi9£1Z9卜t6卜9?.oNr9Sr699618S........装御^S^sX0i0S£0z119rtu地Hi^sSO—CzOT8卜卜,z8SeS來US0寸s寸s卜6668£Z8s的o?6..si..me-..r.r..fc06S8rz£_S9s£olz60,Z£s寸z:is寸zzm91ZzVSAHoo0oo0ooOo00usssssS0w88il2In谢uzN柳iaiaNmzmmNzS§aaaaaaaQs.r愈i1BSL996Le0II\伽3si【s口1Xsl伽oJoi.-伽伽o15豕伽如杰s^s¥¥狀y恭黎实,舉Ssn劍¥¥¥擦F资^杯:okopI1M寸的s>l86o??¥in2切 浙江大学硕士学位论文-i??Pb0.053m至2Cu在管坂中的含量很低.599m,在ggg的范围内。?17在管祐中的含量普遍很低.385m年,最高仅为0gg人Cr在管坦中的含量除_iDN?80镀锌钢管(2号)外,均小于0.1mgg。Cd的含量极低,接近于仪器检测限。总体来说,锈烛程度高,使用年份长的管段,其管坦量较大,管话中Fe、2AZnMnPb=074)1、、、、Cu等重金属含量也较高(R.8。说明管港中金属污染物是管材镇烛产物和沉淀累积共同作用所累积的。2.3.2管龄对管柜污染物含量的影响2..1.32污染物总体上的分布状况-6)121723三组锻锌钢管管段(表2的管径均为DN80,管龄分别为年、年和_2_2_2?6??年,其单位面积管祐量分别为3.56gm、1046.42gm和190.34gm。管龄最短的12年镀锌钢管(1号)管港量是最低的,对应的重金属总含量也是最低-2.2的,仅为593in。而17年镀锌钢管(号)诱饭最为严重,管瘤几乎堵塞了管道,其管坂量最大,重金属总含量也是最高的,尤其是Fe的含量明显偏高。管龄较长的镀锌钢管虽然其锈烛程度和管拒量并不一定最大,但是由于服役时间长一,其发生锈姓几率更大,累积污染物的时间更长,因此管龄也会在定程度上影响镇锌钢管管话污染物的含量。表2-6管龄对管拒总量与污染物含量的影响-InTable26fluenceofieaeontheuantitfiescaleandollutantsppgqyoppp管话含量THMs总量重金属总量编号管龄管材管径-2"-'2.??gmLmngg121镀锌钢管DN8063.5621.35.93217DN801046.42242.61镀锌钢管.073323镀锌钢管DN80190.3419.121.7546DN15015.0518.90球墨铸铁管.2356球墨铸铁管DN15059.3718.02.8569球墨铸5017..铁管DN1.04199037711球墨铸铁管DN15062.3917.45.8411口铸铁1502.9118190.638灰管DN36.917灰口铸铁管DN150413.9721.6130.361023灰口铸铁管DN150321.708.36^26 浙江大学碩士学位论文四组球墨铸铁管管段的管径均为DN150,管龄分别为6年、6年、9年和11年,—2—2-2?-??15559.37.02.39其单位面积管拒量分别为.0m、m^174m和6m。gggg不同管龄的球墨铸铁管的内壁均呈乳白色,管柜量相对较低,内壁几乎无镇烛,因而其污染物的含量与管龄长短的相关性并不明显。三组灰口铸铁管管段的管径均5011、1723为DN,管龄分别,1为年年和年其2???口单位面积管话量分别为362.91grrf、413.97g和321.70这些灰g铸铁管的使用年份较长,锈烛程度总体上较高,管插量很大,污染物的含量也相对较高,但管龄并不是最显著的影响因素。2.3.2.2管佑的能谱分析和X射线焚光衍射图谱镀锌钢管管堪中主要出现了含有锌铭和钠销的类水滑石的结构Ht-A4(ydroalcitelikecompounds),也有碟酸铭成分(Aluminumhoshate,1P0),pp(Goet-FeOOH2--以及针铁矿thie,a)等(图4)。而EDS的数据(图25)显示有Zn元素的存在。随着管道的服役年份增长,管道内壁会形成铁氧化物,内衬层可能脱落,容易形成很多铁氧化物和金属复合氧化物。 ̄"““—uarz2—Aumnum1Qtlihosatepph"Goe---3thte4HrotacteecomoundsZniydlilikp()5—Hroac-Nateecomoundsydtlilikp()No.2--1.1i.,..No.3__IIIIIII1020304050607080?Position[2ThetalCoer(Cu)(pp)图2-4镀锌钢管管祐XRD图谱--Fi.24Xraydiffractionatternsofiescaleofalvanizedieppgpgpp27 浙江大学硕士学位论文--2013.09.29DN80GalvanizedearsyElement■■HI,1醫▼■mms…ZnIII丨1II28.8310.530‘12345601403-DN80-211G..alvanized°。ElementWeihtoAtomic/。_g ̄1^c^iT52EWW^pf^BCI^^^'01234T6T1910e54IF.2325.18Zn0.600.252013earsyElement\Veilit%Atom.ic%g ̄Cii!oi3.531■匪謂Ai"y,囑^*”*p胃W^P1teJWWIBWilPHfS1.150.76...。01234560.530.32Fe39.6314.93.图2-5镀锌钢管管祐EDS图谱F-i.25Energydisersivesectroscoofiescaleofalvanizediegpppyppgpp、—"1uarzNot.4Q2"Calcite——\<Nrin/?-J.Ait^AA\ir?.-.-.No.5.奋AAiS,,—i_i_M^^_1No.6AU_l_il^No.7.丨丨*^'LH?..—J"_,/..—.-■'--**■-A——■—_f1?1LuA_■—ilI11'IrrrrrTTTTTTnTrr.I■■丨""丨二'■■""""'""■j丨j丨!iiM1020304050607080。Position[2ThetaJ(Copper(Cu))图2-6球墨铸铁管管柜XRD图谱F--i26Xradiffractionatternsofescaleofctilecstiroieg.yiduanppppp28 浙江大学硕士学位论文2-6和2-7球墨铸铁管管拒XRD图谱和EDS图谱(图图)显示,四个管段管拒成分差异很小,可能是因为服役年限差别不大,内衬结构完整,内壁几乎无XRD图谱(图2-)(Cai6中lcteCaCO诱烛。,球墨铸铁管管坂主要是方解石,;)和石英(Quartz,SiO?)的衍射峰。--2013..uctileast1015DN150DCIElementca‘IP■ ̄HWfS'HHIFe2.510.82|丨_0124567893--20H.03.13DN150Ducti!eCastIronearsyElementICao5ilg13012345617890Fe.1.15032-DN-3181DCa2014.0.50ucitlestonasIryerElementCaIfBPfE^||■I■■??■■l1■「■■,,J拜I>Il111pg,[[184101?123>1S678910zn070.27-2013.09.25DN1CastronearsIyElement■顯S ̄.■■'‘iiFe4.831.53,iii图2-7球墨铸铁管管堪EDS图谱2-EFiiofescaeofucecasrone.7nerdsersivesectroscopipldtiltiiggypppypp口(uartzSi0)灰铸铁管在服役初期,管祐主要成分为石英Q,2、针铁矿a-FeOOH)以及磁铁矿etteFe(Goethite,(Magni,jCU)等含铁的金属化合物,(-图28lciteCaCO)服役年份较长之后)显示,a,,XRD图谱除了石英、方解石(Cj29 浙江大学硕士学位论文""uar"acte1Qtz2CliNog^3—CalciumIronAluminumOxide^"—\/4Goethite5Magnetite^^^I^No.9I-T-—^djrr,^^*II*""'■—'*'■Vt?科r1IIS/」l?^飞『y.No10^-_一__"_WA、儿.-—:」__■——、I-_■丨丨'丨■""■■"'IlIIII1020304050607080Posiion2ThetaCorCut「|(ppe)()图2-8灰口铸铁管管炬XRD图谱-F-i28Xraffractionatternsofscaeofrecastroneg.ydipipelgyipipp20--ra13.10.22DN150GeyCstronIElementWdght%Atomic%■IfiCMn■PVMHVIPHHDPIIe25F.088.41*023561450-GreyCastIronearsymjHlj^■I哪■■raHls0.621IIIMn0.23°1234Se.758Fe22.01rvi^20--14.03.18ND150GreyCastWIronyearsElementWdfiht%AtomicS‘" ̄IH^^9ir^_■MgPEAiiIIVfflC6.033.12;01234S678910Nln.1650.62|Fe.08.I14523图2-9灰口铸铁管管拒EDS图谱-Fi.29Enerdisersivesectroscoofiescaerecasireppyloftoniggypppgypp30 浙江大学硕士学位论文的峰,还出现了耗铁铭镁复合氧化物、镁桂氧氧化物等复合金属化合物的晶体口DS图谱-衍射峰。灰铸铁管重金属含量测定表明铁猛含量相当高,但E(图29)中未见明显的Mn的含量,而XRD图谱中的Mn02等含樣的成分的峰也很少,说明Mn被含在管祐内层,表层含量很低。总体上,管龄对管港的晶体结构有影响。四组球墨铸铁管由于内衬结构完好,,管龄接近其管祐的成分差别并不大。而镀锌管和灰口铸铁管中管龄越,大,XRD图谱中出现的峰越多,说明物质成分越为复杂。简而言之,管道在服一定年限后役,其管坂中的晶体差异开始出现,且随着服役年限增加这种差,异更加明显。2.3.2.3管坂中的有机污染物MS图2-7机根据谱对比,表中列出的是几种管材管坂中出现最为频繁的有污染物。管挺检出的有机污染物的种类繁多,统计MS图谱相符度较高能基本确422-7定的就有种,此外还有大量不能确定的有机污染物未列入表。球墨铸铁管、灰口铸铁管、镀锌钢管和不诱钢复合管四种管材的管坂中累积的有机物主要为微生物代谢形成的烃类物质和脂类等,除此之外发现积累了徵藻类代谢产物油酸酰胺(01eamide)(Bertinetal.,2012)和十八酰胺(0(:13(16061??11丨(16)Dembitskyetal.,2000等,以及疑似外源污染物多环芳烃(PAHs)惠、菲、苗和()苯并花等。114号、5号、6号和7号分别是管龄6年、6年、9年和年球墨铸铁管,对比其管坂中有机物的种类,可以发现,管龄较短(6年)的5号管段中的有机污染物的种类相对较少,以微藻类的代谢产物为主,例如油酸酰胺,而管龄较长(11年)的7号管段中则发现很多种燒烃类有机物,以及PAHs。这暗示管道服役初期,管港中累积了较多的来自管网水中的黴讓,管道生物膜的量相对较少,随着管道服役年限的增长。因而,较长管龄管道,管道生物膜开始占有生长优势。的管坂中,微蒸类代谢产物较少,而微生物代谢产物较多31 ?-.■.■1->,>In命0>>...1■>1-^A■.1丨>■6?、■■■,Is介、、>>ILi--■>,19>>-1?>->>7寸WIBO?■1>■S■7、£#9:djdfuj1-.■>>-SJUS-nill->1.--.>>-oIdOJUBhaln£oL-Lls1播辦?“sI3堪S毅l艰树畔避朱J?fr<r把權輕LH避械械树nfr链务-+减—-frr-神宠li32:.滋fr6s-frz导减-:r*+械:7r琴-ea至Oa§Bp3SIf0IOs{VHsalapSXlsiy3opciBJ(JXujIcdqpo/OOJcdziJPqoql8_iuxOu对OJJ?ao-dBIapzE8qlT8JlOBu。IIIjxa/x3lcPXpJzjla3qp械/mC6畫-am91pIH-J*sSs23<a*-As-P10slI2z?1-0:-:>)3ue-*sr6麗)al5eslqaa—llt-q-.2二uzz:lM二Ie0I^〔S9r86¥1Ii 4I>>.I1I>I1-1i21-i-.1>.I.>>1■.OI-i-II.l.?>I>64.l-II>l>>8介Il>>l>IL4l■l>I>-9i■■l■II咖I?><llI寸?I>l?■II>£(II.l??"¥^>lI奋s(担Ia?#-,l.-翁§>lII£)luE摩wZ杯TLZ-七Z:i*?7播S条?朱H械敏3树J堪越【棒择:P(概艇r对0截艇B】敏)s敏=¥键掩h輕+M和朱朱和朱+朱■德+¥川械械^3械汝+1"闻u-ui_a3O3uIpuCuox{lsMaJdlIl【ai91uSx8puUlec械dd一iBv0ou9(ssoiiVs】oj§BxBlopwu}scl;ssgE/jnJcotluox念zsz32ypBaliuodavl&DiswwoEIHul^gIflmiaoHCmoxfl3t59L86OI£9LM-Z¥l11l11ZZlZZZs ?--I---丨、.A.1命.I..,丨0->>1+■1>-■>-、6#I■—>I>、>8介^77>>、L#->>-9-->?-、>寸--■>izpa-->‘,n(nzpn渐o#)-.■u、>K)1卜-rzl-*?S?H越叛堪越播輕集集卻越⑴叛⑴珠1T较/--截-^截1样¥-f转播颂7f琳+V潘-务Mr叫掩u0H+爱3rHH二rI6roua3^3cuU3auwBBUUaiuaiSBlPuoal邮sOSJqluoS§sx0PUqlaisIEBB8Xualo¥i/§o!BjLcXUJuaBcSoq^械sl3O1lsdMds.d!HN-oPscfiUJJ--luUlJSlcoI£SLI6oc寸602eSe£e£茨泛内寸寸gZ¥ 浙江大学硕士学位论文8号、9号和10号分别是管龄11年、17年和23年的灰口铸铁管,对比其管港中有机物的种类,可以发现,管拒中有机污染物的种类及含量与管道管龄的关系与球墨铸铁管中的现象类似,管龄较短管道的管柜中以微藻类的代谢产物为主,而管龄较长的管道则是微生物代谢产物以及MHs污染物。231号、23号分别是管龄12年、17年和年镀锌钢管号和,对比其管祐中有机物的种类,而,可以发现,管龄较短管道的管柜中以微藻类的代谢产物为主管龄较长管道的管拒中则主要是EAHs,通常其来源有管材游青镀层和水源(王淑娼etal.,2007)。两类不同的管材中都出现了PAHs污染物,说明可能是水源引起。前者服役期间,水厂水源为水库水,而后者服役前半段时间为自然河道水,很可能是水源不同导致了这种差异。综上一,管龄对于供水管道管拒中有机物的种类和含量的影响较为突出,方面是因为随着管道的服役年限的增加,其管话中徽生物的含量越来越多,且超过服役初期来自水源的微藻类生物一,其代谢产物也随之发生变化;另方面是因为管龄较长的管道经历过水厂水源从河道水切换为水库水的过程,河道中的痕量PAHs类有机物迁移至管祐,累积所致。2.3.3管材对管希污染物含量的影响2.3.3.1污染物总体上的分布状况2-墨铸铁管表8中的球(7号)和灰口铸铁管(8号)的管龄均为11年,管2—2?.径均为DN150。其单位面积管括量分别为62.39gnf和362.91g!!!。同为铸铁管其管拒量差别却很大,主要是灰口铸铁管管段内壁锈她严重,且有管瘤存在,而球墨铸铁管内衬层完整,无明显诱烛,且内壁相对光滑,累积的管拒量明显少于灰口铸铁管。而球墨铸铁管管拒较少,内壁光滑也使得污染物不容易累积,重2_2?口9063?金属含量5.84gnf远低于灰铸铁管中.gm的含量。塑料管(11号)、镀锌钢管(2号)和不锈钢复合管(12号)三组管段的13、1210)100DN80管龄接近(分别为年年和年,管径也相近(分别为DN、'^_2-?和DN80)上管拒量分别为2.83m,63.5611.31m,,但单位面积gg和g管柜量差别较大。塑料管和不锈钢复合管的内衬光滑,不锈钢复合管几乎无锈姓,防腐姓性能强,因,而塑料管管材不存在锈姓的问题此这两类管道的管柜很少;35 浙江大学硕士学位论文镀锌钢管内壁存在部分体积很小的管瘤,诱她相对严重,因此总管坂量较高。不锈钢复合管中THMs含量很低,低于塑料管。塑料管管拒中重金属总量远低于其他四种管材,可见管材对管拒成分的影响较大。表2-8管材对管祐总量与污染物含量的影响T-maable28Influenceofieterialontheuantityofiscaleandollutantsppepppq管齡管径管港含量THMs总量重金属总量编号管材''???yearsmmggLgHI12镀8063.锌钢管DN.5621.3593711DN15062.391754球墨铸铁管.4.8811口DN150362.9124.灰铸铁管.19063II13塑料管DN1002.8319.4007.1210不锈钢复合管DN8011.43.3116.602.332..管坦的能谱分析和X射线焚光衍射图谱"--24--管话的EDS图谱和XRD函谱(图、图25、图26、图27、图28和图2-9)显示口,不同管材的管道管话的成分差别很大。灰铸铁管管话中有较多含铁的成分,而同为铸铁管的球墨铸铁管因其内衬结构完好,,几乎无锈烛管话含铁的成分较少,以石英和方解石为主。锈蚀程度较为严重的镀锌钢管管塘的成分包含了大量含铁的金属复合氧化物,同时发现了含锌的成分存在,镀锌钢管管拒污染物情况复杂。2.3.3.3管柜中的挥发性有机物2-112口在表7中,7号、8号、号和号的管材分别是球墨铸铁管、灰铸铁管、镀锌钢管和不锈钢复合管,这四组管段的管龄相近约为11年左右,但管坂中累积的有机物污染物差别较大。7号球墨铸铁管中有机物的种类最为丰富,主要是以燒烃类为主,这主要是徽生物的代谢产物,也有几种酸胺类物质检出,主要可能来自微藻类物质的代谢产物。口8号灰镇铁管中的有机物也是以院烃类为主,也有几种酰胺类和脂类检出。36 浙江大学硕士学位论文油酸酸胺的相对含量较高,而其在球墨铸铁管管坂中的相对含量较低。这暗示灰口铸铁管管坂中可能有较多的微藻累积,推测其原因是早期供水管网水的水源来自自然河流所致。1号镀锌钢管中的有机物种类明显不同于球墨铸铁管和灰口铸铁管这两组铸铁管,管坂中的有机物主要是酰胺类和脂类。镀锌钢管是用于供水管网末梢管道的管材之一网水进入用户端的最后一,,是管段供水管道水流常年处于缓流状态,使得管道内壁的锈蚀现象非常普遍,这都非常有利于管拒的形成和污染物的累积。因此,镀锌钢管管坂中的微藻类代谢产物较多。12号不锈钢复合管中的有机物主要以PAHs为主,完全不同于铸铁管和镀锌钢管中的有机物的类型。主要是由于不锈钢复合管的内壁光滑无锈蚀,,管坂量低不利于有机污染物的累积。总体来说,管拒中的有机物主要是微生物代谢产物经类物质,以及徵藥类的代谢产物,管材对于管柜中有机污染的影响最为明显,;管柜是累积有污染物的汇管拒量较大的管段管坂中徵藻类代谢产物的比例明显较多。2.34.水源对管希污染物含量的影响供水管道管拒的量及其中污染物的含量与各管道的管材、年份、管段所处的水力条件等因素相关一。此外源水质是管拒的大影响因素其影响与管材、,水,但管龄相比,影响的规律不是特别明显。-DN表26中的三组均为灰口铸铁管的管段,管径均为150管龄分别为23,年(10号)、17年(9号)和11年(8号)。据S市水务公司资料显示,9号和10号两组管段管网水对应的自来水厂水源为混合水源(自然河道和人工水库),2一?而8号管段对应为单水源(人工水库),单位面积管粗量分别为321.70gnT、22?4*1371T.9gnf和362.9n而其管柜规律并不明显。g,3号镀锌钢管和10号灰口铸铁管的管龄均是23年,对应的是混合水源,相比其他管拒中有机物的种类,可以发现,这两组管段管坂中均是PAHs污染物为主。早期以自然河道为水源供水,使得痕量的PAHs污染物经过迁移,最终累积于管港中。因此水源不同,最终累积的有机污染物也是不同。37 浙江大学硕士学位论文2.4本聿小结本章节选取管材、管龄不同的几组服役管道为研究对象,调查管坂中污染物的累积情况和影响因素。得出了以下结论:(1)管道管龄、管径相近时,灰口铸铁管的管拒量及其污染物含量要高于球墨铸铁管;镀锌管管柜量高于塑料管和不锈钢复合管;内衬状况对管括量及污染物含量有较大影响;不同类型的管材,其管拒的形貌和成分差别明显。(2)管拒中消毒副产物的含量较低;重金属等污染物含量与管场量成正比2R=)Fe>Mn>A>Z>P>C>C>C(0.874,各种重金属含量的排序为lnbur(i;有机污染物,除了微生物代谢形成的烃类物质之外,还积累了藥类的代谢产物及外源有机污染物,不同管材中出现的有机污染物类型也有所差异。(3)管塘中重金属污染物的种类与含量受管材以及内衬的影响较为明显。塑料管和不锈钢复合管因其材料防腐性能好,管拒中金属含量相对较低;镀锌钢管中重金属污染物因管段锈烛严重等原因,其含量很高;灰口铸铁管和球墨铸铁管的锈姓情况差别很大,因而其重金属污染物的含量差别也很大。不同管材的管道其管话的成分差别也很大。灰口铸铁管管话中有较多含铁化合物,而同为铸铁管的球墨铸铁管因其内衬结构完好,几乎无诱烛,管拒含铁较少,以石英和方解石为主。锈烛程度较为严重的镀锌钢管管柜中有较多含铁与其他金属的复合氧化物,同时发现了含锌化合物。(4)管祐中有机污染物的种类与含量受管材、管龄以及水源等因素的影响。不同管材的管道管拒中有机污染的种类与含量明显不用,微生物代谢产物和微藻类代谢产物在不同管材中的比例存在明显的差别。管拒中的有机污染物的种类与含量会随着管道服役年限发生变化,主要是管道生物膜的生长和变化所导致。38 浙江大学硕士学位论文3大口径管道管希中污染物分布的径向差异3.1引言与自然水体类似,在大口径输水管道中,管道上、下部的水力状况及溶解氧等理化性质会存在一定的差异。这些差异会导致管道腐姓、生物膜生长状况以及污染物的吸附和累积作用出现差异,久而久之,日积月累,不同空间位置上的管口拒特征就出现了不同。管道径越大,这种差异也就越大。目前,国内外已开展了大量的管拒理化特征和危害,管龄管材等因素对管坂性质的影响等研究Geldreich1Gonzalezetal.2013etal.2004a,口,996;Sarin而大径管道的管拒中(;,,)污染物分布空间特征至今未见报道。本章节选取了S市城市供水管网主供水管线上的两组管径为DN600的灰口铸铁管,研究管拒在形貌特征、金属污染物、有机污染物等方面的径向差异。3.2材料与方法3.2.1采样点及采样方法样品取于浙江省S市实际饮用水供水管网,选取两组管龄均为19年的DN600口B。-灰铸铁管,分别记作管段A和管段管道具体相关水质参数见表31。_i5_X0ins(e1)B的管内管段A的管内流速平均在.30雷诺数R约为1.80;管段'iX451流速平均在0.0nrs(雷诺数Re约为3.00)两管内水流都呈紊流状态。挖,掘机去除管段上的覆盖土后,起重机钢绳固定需要截断的管段两端,用油漆在管段外壁标记管段的空间上下位置,在电锯截断管段的同时,起重机提起将管段悬空取出-1。用灭菌的无弹性纱绳将管道内壁分为三片(图3)对应为三个等面,,积的区域,上、中、下三个位置的编号分别为1、2和3,管段A对应为A1、A2和A3,管段B对应为B1、B2和B3;然后对每个区域分别进行管拒的采集工作-(Ml),用超纯水ili和特氟龙毛刷刷洗内管壁的管话至超纯水呈澄清,Q,样品采样质量误差小于5%;将采集下来管箱油液样品转移到蓝盖瓶中,并置于低温采样箱中迅速转移至实验室冰箱中保存。39 浙江大学硕士学位论文表3-1营道水质参数Tl-waterabe31Waterualitarametersofsourcetreatedwaterndlkwater,abuqyp管道水管道水参数原水出厂水^J管段A管段B)()(-i.--流速(ms)0.300.057-7-H6.7.1757171p.1...NTU0-油度.942.77<01.00.050.05()—i溶解性总画体m-59-7780-948487(gL)i-14-224128524ma.8248碱度gCOVU.0.22...()-i25-4-mCCCL.134144.6401硬度gaV.40..34.3()i_i0-;.0240056<0.0100.0050.005总铁(mg).-i---rmL2.84.26.07.2氣离子C.286.8(g)2-i.-12-Smi;.6151511611.6魂酸根0.512.3.6.4(g)-i---TOCmL1.53.总有机破.40.71.9131.2(g)—iDO.L56--溶解氧m.12.26.910.17.17.0(g)3.2.2分析测定方法(1)管挺的表面特征分析-管拒湿样的粒径分布采用QICPICLIXELL型号的激光粒度分布仪测定。管22拒的表征方法同..3节。(2)管拒中的总有机碳的测定管括中的总有机破TOC采用MAX(CNS)元素分析仪测得。(3)三直甲院类消毒副产物的测定同2.2.3节。(4)金属类污染物的测定同2.2.3节。40 浙江大学硕士学位论文(5)有机污染物的测定同2.2.3节。3.3结果与讨论3.3.1管祐形貌特征3.311..采样照片_?.K|inii-】a)图3(分区采祥模式图(b)管段A照片(C)管段B照片;;F-i.31aSamlnPieAcPBgisketchmabie()pgp;()p;()p41 浙江大学硕士学位论文从图3-1中可以看到,两组管段内壁差别很大。A管段内壁光滑,几乎没有肉眼可见的管瘤,内壁呈色泽明亮的暗红色;而B管段内壁粗链不平,分布着大大小小的管瘤,呈暗淡的黄色。管拒采集过后,内壁明显粗糙,有砂质的感觉,A管段偏红色,而B管段则呈现为黄色。管柜样品自然风干后,A管段为灰白色,其铁的含量可能较低;而管段B为红揭色,结合管道内壁大量的管瘤,推测该管拒铁含量较高一。而且同管段的不同位置,风干后的管柜颜色也有所差异一,上部管希的颜色相对深些。3.3.1.2扫描电镜图mm-图32管段A管祐风干样和湿样的扫描电镜图(Al、A2和A3分别为上部、中部和下部的’A’’管攝湿样;Al、2和A3分别为上部、中部和下部管祐风干样)'F--AT32EMiAAA2ig.SimaesofwetescaleAl2and3andairdriediecaleandgpp(,)pps(,A’3)3-2)显示管段A的管坂湿样的扫描电镜图(图,不同空间位置的管粗的形42 浙江大学硕士学位论文。上貌存在差别,且观测到的徽生物也存在差异部管拒中可以发现较多的杆菌,中部则是丝状菌居多,而下部多是球菌。有学者发现,供水管网中的管道生物群一ennee落会随着管道服役时间性Htal.,在区域上管道生物膜群落结构趋向同(,2012;Martinyetal.,2003)。但却没有任何研究报道过管道生物膜微生物在径向上的差异。从管段风干样品的扫描电镜图可以看出,风干后的管径呈不均勻的块状颗粒的分布,上部管场的结构程团聚状,而底部的样品颖粒松散,其它看不出明显差异。331.3..管拒总量的分布"'一-文献报道中的管道管径般不大于150mm.其管祐量通常在30mgmHJ''24500m-arrieremeta.reerta.200iuetal.2013.g之间(Cl,2005;Vbugel,8;L,)本_ii--文中两组管段的管祐总量很大319.2nr782.1m之间(图,不同分区在g到g3-3)。这是因为大口径管道中,单位长度的管段对应的管道内壁面积大。两组管段下部的管括量是最大的,而上部最少。在管段A中392.65,上部管话量仅为—22--mnTg,而下部多迖622.65g。尽管管段B锈姓明显,且有较多的管瘤存在,但其管拒量却明显小于管段A(p<0.05),管话不仅仅是来自管材的腐饭,服役过程中物质的累积和沉波也是很重要的来源。管坂量的多少,影响着污染物绝对量的多少,也为微生物和病菌的生长繁殖提供了温床,会影响到管网水的水质。3.3.1.4管坂的平均粒径分布-显示管坂湿样的粒度分布测试结果(图33),,管拒颗粒的平均粒径大小上部<中部<下部,管道底部的管柜颗粒最大。尤其是管段B中的下部管柜的平均粒径,明显大于其他部位。主要是由于化学沉淀,晶体生成,以及脱落的管塘再分配作用,这些过程都是主要发生在管道的底部所造成的(Xueetal.,2013)。43 浙江大学硕士学位论文600-a■■600-500-臞漏-500县400--400隱■!3。。.Ill.3。。I"'200-200i:VlII:I■-_100圓園■■100——i—0—L—KJB.r-1^^0■^80-b80g6。.6。I:rnrm「广■4。4。I:圏■I:2。II2。I:I:0^0-?12c12;:1:!|fh-11I_:A1/A2/A3BI/B2/B33-图3管话总量、平均粒径和总有机娱含量F-i33CharacteofiescaleuantitbSizecTOCg.rpp⑷Q();()y;315.3..总有机碳含量(TOO20供水管网管道管坂中的总有机破的含量很高,可迖.%到llauthliereta.1999主要是包含了大量的管道生物膜所致。两组管段的管%(G,),-TOC的含量8.733)拒中在%到10.4%之间(图,含量较高。但在空间分布上,两组管段存在差异,管段A中,TOC最大,上部管拒的TOC最高而管段B中,位置是中部。44 浙江大学硕士学位论文3.3.1.6能谱分析-能谱分析(EDS)的结果(图34)显示,管拒中主要的元素为0、C、Fe、AKCa、Mn、Si、Mg等。除去最主要的元素O和C外,管段A管柜中Al、Ca和Si的含量很高,管段B中则是Fe。管段A管拒中的Fe含量明显低于管段B,-与图31中管柜颜色深浅相吻合的。HHHETlIirIPil4116123567890MgIIIHNIli'£i*s*!,?-?rTT.、11ii:‘;.:,itiifrs¥is^T?Yr5r;tV**nrte:,:,”??7:,,;ij?|^jp01234S6789101iWWnfmm,m\W■■■i—mm,"",",.^Bn_■"^^Ilii”1J13(791(141D256¥023567890?teucate1S03ct¥urr?9tcrftkVtSCso001fceV2cs)keVMS<S23Sct?QtO4134teVOaOcse(j)图3-4管坂EDS图谱F-i.3Enersersvectroscooescag4gydipiesppyfilepp3.3.1.7晶体衍射结构分析供水管网铁质管道绣性产物中含铁的成分主要有针铁矿(Goethite,a-FeOOHt-FH)(tF))、纤铁矿(Lepidocrocie,yeOO,磁铁矿Magnetie,e^CU、赤铁矿(Hematite,FeaO;)、氧氧化物(FerrousHydroxide,Fe(0H)2和FerricHydroxide,Fe(0H)3)以及菱铁矿(Siderite,FeCOa)(Wangetal.,2012)。两组-5)管段的晶体衍射结构分析(XRD)图表明(图3,下部管坂的石英(Quartz,Si02)明显多于其他部位。此外,管段A的三个部位的管祐中均发现了大量的45 浙江大学硕士学位论文(CAOxid铁、销、转等多种金属氧化物的混合晶体alciumIronluminimie)。而管段B的管拒中则主要是针铁矿以及高氧化态的猛(N4n304)为主,出现的含铁化一主要是针铁矿这与已有研究有所差别l合物的种类较为单:^wietiketal.2012,,(,;Wt.20aneal12。g,)—…Qua1tzP…umieA2CacpliAluminumronOxIide3Geotthie4Mananositeg5—Manganese^\Al^I1020304050607080“PipeB-7-B3I,,—‘…、土1々B21020304050607080Two-Thetade(g)图3-5管祐XRD图谱F--ig.35Xraydifractionatternsofiescaleppp3.3.2污染物成分径向分布特征3.3.2.1三齒甲院的分布一系列的消毒副产物管网中的有机质和余氯反应会形成,尤其是三齒甲院类(THMs)和南乙酸类(HAAs)消毒副产物占的比例较大,且常出现在氯消3-6THM毒的管网水中(Leeetal.2013。)表明管段中不同空间位置s,研究结果(图)_i-的浓度有所不同,例如管段A中,上部的THMs可达23.91^igL,而下部仅为46 浙江大学硕士学位论文_i_1557LANOVA分析显示,两组管段中THMs的分布没有显著差异.Hg。=0(18THMp.5),这可能与s易于挥发和稍溶于水导致不易累积有关。350-,^T",JF.emgg"-THMsMg0g.030-T?‘--3000.nn.025irtJL::i'0.MnmA.5gg1mgg良20-^。’nII^2:il^MOHi_____0Ip^.-1Ot'1m-ZnmggPbgg1.41.5.1.2r+I■J|_Ei?IkBJHUQ^■p'*'0--.5Cum0.10rmgCggg04-008-...塞0--.3.06lB01^-0-04.2■.0卜膠■"-!-00.1,0.ffllI;||fiiJIQ.Q■A1/A2/A3B/B2/B3A1/A2/A3B1/B2/B3丨图3-6管坂中的THMs及重金厲含量F-mei.36THMsanavasconcenaioniniescalegdheytltrtpp332.2..重金属含量的分布-6(3)管括重金属测定结果图表明,几种金属中在管祐中含量的排序大致47 浙江大学硕士学位论文为:Fe>Mn/Al/Zn>Pb/Cu>Cr/Cd。Fe的含量最高e,A、B管的下部管柜中,F-"^'--6117.95含量分别高达.9mgg和32mggo这与前人的研究结果相符Coelandetal.2007Friedman2010Ltleetal.2005。Mn作为铁质管材中常见(p,;,;y,)的伴生元素(Lytleetal.,2004),因此其含量也较高。Cd的含量极低,接近于仪器检测限。两组管段管拒中金属含量的结果-)显(图36示,几种金属在管拒中的含量存在明显的径向分异。空间分布上,Mn、Pb、Cu和Cr的分布是上部较高(A1和m),而Fe、Zn和Al则是下部管拒含量高(A3和B3)。管段A中,上部管括(A1)中Pb的含量几乎是中部和下部(A2和A3)的2倍。两组管段下部管21坦中A1含量分别约为其上部的倍和.5倍。重金属含量的分布规律基本都与能谱分析的结果相一致。管段A和管段B相比较,两组管段的管材管径均为DN600,在管网中服役的年限均为19年,但是管段A却累积了更多的管炬,管拒中重金属的含量也差__ii__-别很大。如管段A管祐中A9.12ni19.79m)0.241含量(gggg明显高于管段B(-''---m0.39m)o与管段A相比gggg,管段B内壁上有大量的管痛,风干管柜呈红褐色5-,管段B管拒中Fe的含量约为管段A的倍8倍。作为铁的共生矿,_iMn含量的规律与铁相似*-‘,管段A中Mn含量仅为0.78nigg2.99mgg人管-''--611段B中则达.79mgg.33mgc造成管段A和管段B之间差异较大的原g-nris(因可能是管道内水流速度的不同。管段A的管道水流流速为0.30雷诺数5-'4R-xe18X10B30约.),管段的管道水流流水为0.05ms(雷诺数Re约.0l),水流流速较大的管段A中,由于水流动性较好,不易在管道内壁和水流之间形成缓流或者滞流层awrockietal.2010,而缓流和滩流层容易造成管材的锈烛(N,,)因而管段A锈姓程度较低。而流速较高的管道内形成的管拒结构致密,不易脱落迁移,因此管段A中累积的管坦较多,而管段B中管瘤较多。3.3.2.3有机污染物根据管拒样品GC-MS图谱的定性研究出现有机,供水管网管道管拒中的污染物如图3-7所示。两组管段管坂中累积的有机物主要为徽生物代谢形成的烃类物质(辛院(Octadecane),十六院(Hexadecane),十七院(Heptadecane)和正48 浙江大学硕士学位论文-二EBtt.十院(nicosane))之外发现积累了油酸酰胺(Oleamide)erineal,除此(,20e)tsta。12和十八酰胺(Octadecenaniid(Dembikel.2000,等微藻类代谢产物)y)藻类的代谢产物齐墩果腈(Oleanitrile)(Duetal.,2012),以及邻苯二甲酸二异丁酉旨(Diisobutylphthalate)、酞酸二丁酷(Dibutylphthalate)和三经甲基丙燒三油酸醋(Trihydroxymethylpropyltrioleate,TMP/TMA)等外源污染物仅在管段A管坂中有检出,这可能与管道内流速差别大,且微生物种群结构存在差异,导致污染物在管拒中累积差异有关。供水管网从有机污染物的分布来看,管段A上部最高一,而管段B中则是中部含量最高,其分布规律与TOC的分布规律基本致。-M3A1H1B1-25I25■A2HIIB220-20.1515:I:--I1010IIII令v?、图3-7管裙中有机污染物的相对丰度F-i37Reaanceoriinielg.lativebundofaniccontamnantscaegpp3.3.3污染物径向分布差异的影响因素3.3.3.1物理化学条件口H大径管道具有较大的内部空间,水体中的溶解氧、p、温度以及余氯等,会因为水力剪切力的径向分异在管道径向上产生一些差异。而这些理化条件都,是影响管祐与管瘤形成的重要因素awson1990dkiess2004iuetal.(D,Ho,L;g;,2009;Sarinetal.,2004a)。这些理化条件在管道径向的差异,逐渐使得管播在径向的分布上也出现了差异。管段B中的流速较低,容易加速管道锈烛,促进管49 浙江大学领士学位论文坂的形成Nawrockietal.,2010。水体中的物理化学反应形成的难溶性物质以及()出厂水中的松散性沉积物,都是趋向于沉淀和累积于管道底部的。锈姓作用是管材中的金属元素进入管拒的主要途径,由于管道上部水体的溶解氧含量相对丰富,导致这些金属元素形成的绣饭化合物通常累积在管道上部。饮用水供水管网的管道主要是铸铁管、镀锌管和不锈钢管这些铁质管材的管道(Gonzalezetal.,2013),因此管祐中最主要的金属是Fe,含Fe成分种类繁多Swietliketal.2012oMn、Pb、Cu和Cr(AlBl)中最(,)的含量在上部管拒和高,Lt这个现象表明管拒中这几类元素很可能是来自管道管材锈性(yleetal.,2004)。有学者发现铁质管道内管拒中Mil主要结合在铁瘤的内部(Cerratoetal.2006。,,)相反,下部管祐中Al的含量相对较高。向水中投加含铭絮凝剂,是水净化工艺一A重要流程之,推测管拒中的1主要来自管道水中铭离子和其他阴离子的化学Huck-反应积于管道底部所致etal.2004OnaNuemaetal.,2002。,沉(,;g)3.3.3.2管道生物膜大口径管道空间上水体理化性质的径向分异,同样会影响管道生物膜的生长,同时管坂推生物部分和生物部分之间也会互相影响。腐烛层会提供给管道生物膜生长的必要成分,加速管道生物膜的生长Geldreich1996。(,)而管网水和管道生物膜中的细菌,会影响管道腐性过程及其腐姓产物,从而影响管祐的形成(Dubieletal.2002Zhuetal.2014。不同空间位置上管拒中黴生物存在的差异,又会引;,),起管道不同空间位置上腐姓过程的不同,从而使其代谢的有机物也存在差别。日积月累之后,无论是理化性质,还是生物性质,管坂都会存在较大的空间分布差异。3.3.3.3管祐脱落和再附着供水管网中管道的定期冲刷清理,管网水滞流,以及特殊情况(如消防用水、管道检修停水、爆管事故等)下,都会导致管话脱落进入管网水中。这些脱落的管柜,,又会,部分会随着水流到达用户端龙头但大部分的脱落管柜由于体积大沉积再附着到管道内壁上,组成新的管坂(Xueetal.,2013)。而管坂/管道生物膜ermansen的脱落,受到水力剪切力、水体营养物质、温度和生物膜年龄的影响(Gj50 浙江大学顿士学位论文etal.,2010;Saleketal,2009;Thormannetal.,2006)。在大口径管道中,径向水力剪切力的不同会引起管柜的脱落,而巳脱落下来的大块管坂,更趋向于沉积于管道底部,久而久之,管道下部的管坂会不同于其他部位的管拒。3.4本章小结本章节选取了S市城市供水管网主供水管线上的两组管龄为19年管径为DN600的灰口铸铁管,研究了管据形貌特征、各类金属与有机污染物的径向分布差异,得出了以下结论:一(1)两组管段的污染物在径向上的分布规律较为致。管段下部的管塘总量最大,且平均粒径最大。管坂组成上,所有管拒中均有二氧化桂的出现;管段A管坦中存在大量的铁、铭、妈等多种金属氧化物的混合晶体;而管段B中则是针铁矿和高氣化态的含猛氧化物为主。(2)三齒甲院类消毒副产物在空间上的分布差异并不显著,与其挥发姓强稍溶于水难以大量积累有关。(3)重金属在空间上的分布有明显的规律,猛、错、铜和铬在上部的管拒中含量最高,,大部分来自于管材的锈姓和释放,而下部管坂中铭的含量最高,主要是来自管网水中的离子之间相互的化学反应形成的难溶性沉淀物质,沉淀在管道底部。(4)管炬中积累了各种各样的有机污染物,除了微生物代谢形成的烃类物质之外,,还积累了讓类的代谢产物以及部分外源有机污染物。不同位置上出现TOC含量的分一的有机污染物有所差异,且其分布规律与布规律致。51 浙江大学硕士学位论文4供水管道管坂中污染物的累积释放规律4.1引言铸铁管供水管道在服役的过程中,管道内部会因为腐姓或者累积作用产生管一坂。管挺不仅是生物膜形成的场所,更是各种污染物的源和汇。方面,管网水中的瘕量重金属离子和管拒相互作用,,会逐渐在管话中累积使管拒的成分发生edmanPene一改变Fri2010tal.2010Schocketal.2008;另方面,在环境条(,;g,;,)“”件变换等扰动下,管拒又会逐渐地释放出污染物(Pengetal.,2012),出现黄水、“”“”红水杨帆etal.2012黑水Cerratoetal.2006,(,)、,以及生物膜脱落等现象()使得饮用水水质下降。目前,针对管拒的研究主要集中在不同类型管拒中污染物种类、数量以及与生物膜差异等方面。巳有课题组运用模拟管道装置系统地研究了管拒对铁的累积释放特征,发现琉酸根、溶解氧et、消毒剂浓度以及生物膜会影响铁的释放(Suna1taea.a1l.204Yanel.2014鲁智礼tl2014丽etl.203。而对于其它,;g,;;吴永,,)类型的污染物,至今未见系统的研究报道。灰口铸铁管是我国早些年大量使用的绘水管材,目前仍有较大的使用比例(王利平,2007),而球墨镜铁管则是这些年一开始逐步取代灰口铸铁管的管材之。本章节在第二章节的基础上,结合实地采样的可实施性(停水挖管作业),口-选取7号球墨铸铁管和9号灰铸铁管21),运(相关参数见表为研究对象用实际管段的滞流反应器研究了三氯甲院、银、猛和锌等污染物滞流状态下在管拒上的累积过程和释放特征;模拟城市供水管网滞流情况,探究污染物释放引起的生物毒性,评价其健康风险。4.2材料与方法4.2.1管段反应器的制作挖掘机去除管段上的覆盖土后,起重机钢绳固定所选取的管段两端,在电错一方面选取0截断管段的同时起重机提起将管段悬空取出。.5m的管段进行,,管柜样品的采集理化性质的测定与表征一;另,,,用于方面截取原状管段制作52 浙江大学硕士学位论文营段反应器。0-.30m4管段反应器的制作:截取长的管段组装成如图1所示的反应器装置,反应器上盖和底座为有机玻璃制成,上盖带有取样口,反应器上盖、底座和管段下部间有一3mm厚度为的圆形玻璃片,装置运行时采用锡猪纸密封避光,以模拟管道无光并基本密闭的状态。球墨镜铁管和灰口铸铁管的管段反应器各15组组用于,其中3组用于滞流模拟释放实验,124种污染物的累积释放实验(各设3组平行)。原位水取自开挖管道所在的给水管网管线的水龙头,取水时间设在管道开挖停水前。L_.;Jir底座4-图1实验装置与现场釆样图(a:实验装置图;b:球墨铸铁管;C:灰口纟寿铁管;d:球e口墨铸铁管管祐风干样;:灰祷铁管管培风干样)-Filiri.41SchcineofreactorandsamlinhotosaSchcmcofreactorbDuctecastoniegp((gp();)pp;crecastroneeAr-redescasf-GductilecastironiefAirdriediescalesiiidiileo)()ypp;()pppp;(ppofrecasronegytipip)4.2.2管道潘流模拟释放实验在管道开挖现场取管段制成反应器,,,加入原位水采用原位释放法模拟获得停水或夜间间隔污染物可能迖到的最大释放速率和浓度。在5min、15min、30min、1h2h、4h、8h、12h和24h25mL,、时间点于反应器中取水样测定水中三氯甲燒、银、猛和锌的浓度,制作释放曲线。53 浙江大学硕士学位论文4.2.3管道潘流的生物安全风险评价4221h4hh414基于..的实验中5min、、8、24h8h和d,在、、等时间点于反应器中取lOmL水样,测定水样的发光菌毒性,制作毒性变化曲线;在2h、8h和24h时间点于反应器中取25mL水样,测定水样的三氯甲燒浓度和金属Fe、Mn、Pb、Cu、Zn、Cd和Cr的浓度。4..24连续系积释放实验在管段滞流反应器中进行的连续累积释放实验共包括4个连续的阶段。每个阶段分为累积和释放两个过程累积过程为24h(三氣甲燒为4h),释放过程为,48h(三氟甲燒为4h)。具体操作如下:将现场截取的管段按照4.2.1所述,搭一定初始浓度的目标污染物溶液载成潘流反应器后,在反应器内分别加入(三氯甲院、银,ICP、猛和锌的溶液分别采用三氯甲院标准溶液和金属标样母液配制,初始浓度根据饮用水国标限值,结合管拒中相应污染物的含量所确定,每个阶段4-1累积实验的污染物初始浓度见表1),在0min、5min、5min>30min、1h、2h、4h、8h和24h等时间点(三氣甲燒为0min、5min、15min、30min、1h和4h)从反应器中取lOmL水样,测定各污染物浓度,制作累积曲线。表4-1污染物累积实验的污染物初始浓度T-mmenable41Concentrationofcontainantinaccumulationandreleaseexperit污染物阶段1阶段2阶段3阶段4"'''三氣甲院TCM20ugL40ugL100ngU""''''''---Pb05m-mL1LL1L.0g0.0mg0.50mg.00g"''''-MmU-猛n0.10mL0.20mgU0.501.00mLggg-i"-'''0mg-L-锌.lL.0.50mUl.OLZnOOmg20gOmg累积过程(即管段与溶液接触24h(三氯甲燒为4h))结束后,迅速将溶液虹吸取出,并在反应器内加入原位水,进行污染物释放实验,在Omin、5min,15min、30min、1h、2h、4h、8h和24h等时间点(三氯甲燒为Omin、5min、1mn、mn4h)从1L水样5i30i、Ih和反应器中取0m,测定各污染物浓度,制作释放曲线。释放过程(即污染物释放48h,(三氯甲院为4h))结束后,将反54 浙江大学硕士学位论文应器中溶液虹吸倒出一,再加入相对于前次浓度更高的目标污染物溶液,进行下一轮的连续累积释放实验。4.2.5分析测定方法?(1)三氯甲燒测定同章节2.2.3。(2)金属测定溶液中金属的测定:采用METTLERTOLEDO;204AL原子吸收仪测定水溶液中的金属浓度。管港中金属的测定:同章节2.2.3。(3)管据表征23同章节.2.。(4)发光细菌法急性毒性测定发光菌的毒性试验是常用来探讨物质的生物毒性的一种手段,利用明亮发光杆菌T3小种在遇到有毒物质时,其发光能力减弱衰减程度与有毒有害物质的毒一定的比例关系性和浓度成。DXY-2型生物毒性测试仪是基于毒性物质对特殊的发光细菌的发光度的抑制作用而设计的,它通过测定发光细菌发光度的变化,量度被测环境样品中由重金属和其它有机污染物所造成的急性生物毒性。发光菌毒性的测定步骤:1)仪器的预热15min和调零,在试管排列和滴加3%Naa溶液及样液;2)细菌冻干菌剂复苏,取出含有0.5g发光细菌冻干粉的安瓶瓶和NaCr溶液,将安瓶瓶置于含有冰块的保温瓶中,注入NaCl溶液混句,2min后菌即复苏发光;3)仪器检验复苏发光细菌冻干粉质量,取2mL测试管加2mL3%NaCr溶X10液,2,HL复苏发光菌液,颠倒摇匀测试发光量,倍率调至,发光量高于600mv,此冻干粉可用;55 浙江大学硕士学位论文4)给各测试液加复苏菌液,发光菌液复苏满15min,用10^11^微量注射器一准确吸取0iL)1复苏菌液,逐加入各管摇匀(精确计时,记录到秒;t5)读数拔出样品室的盖子(红指示灯亮)将待测样品液比色管放入,盖,,(-好盖子)约12S,抓住盖,抓住盖子顺时针旋转此时只绿指示灯亮读数子顺时针旋转至原处(只红指示灯亮)向上拔出盖子,取出样品。= ̄计算样品相对剩余发光度:相对剩余发光度%xlOO()f||ff|^(5)健康风险评价1976年美国环保署首先公布了可疑致癌物质的风险评价准则,提出了有毒有害物质的致癌风险评价方法。这描述了人类在接触有毒有害物质时危害效应的特征,以人类暴露或能够暴露在有毒有害物质中的程度来确定人类健康风险(张越男,2013)。水环境健康风险评价主要是针对水环境中对人体有害的物质,这些一般分为2类物质:基因毒物质和躯体毒物质,前者包括放射性污染物和化学致癌物etal.2010。r,后者则指非致癌物质(胡春华本章节中涉及的TCM、C和,)Cd为化学致癌物质,Fe、Mn、Pb、Cu和Zn为非致癌物质。Kri=基因毒物质健康风险shnanetal1997胡春华etal.2010:R(,;,)j-l-exD[p(q)]ii(a-^其中见为基因毒物质通过食入途径对平均个人的致癌年风险1),D-i为基因毒物质通过食入途径的单位体重日均暴露剂量/(kd)i[mgg],q为基-因毒物质通过食入途径的致癌风险系数[mg/(kgd)],70为人类平均寿命(a)。i=Di22><2(L)(mi/.Ci/70其中2.Ci为基因毒物质i的浓度),,为成人日均饮水量,g70为美国成年人平均体重(kg)。Krishnaneta1t2010R=躯体毒物质健康风险(l.,997胡春华eal.:;,)丨-其中Ri为基因毒物质通过食入途径对平均个人的致癌年风险(a1),D-i为基因毒物质通过食入途径的单位体重日均暴露剂量[mg/(kgd),RfDi为]‘d躯体毒物质i通过食入途径的致癌风险系数[mg/(kg)],70为人类平均寿命(a)。D=xi27022(m.2Ci/其中.为成人日均饮水量a)Ci为基因毒物质i的浓度,,g70为美国成年人平均体重(kg)?56 浙江大学硕士学位论文4.3结果与讨论4.3.1管网水与管塘的理化参数本实验所采用的灰口铸铁管和球墨铸铁管来源于同一个城市给水管网系统中的两个不同区域一,管网水来自同水厂,该水厂水源为水库,水质背景参数见一-口2-1)表4。管段内壁照片(图4显示,灰铸铁管腐姓状况更为明显,方面一7可能是管材对绣烛的影响,另方面较大的管龄(1年)也使得其锈蚀相对严4-重1)。管坂的颜色(图有着明显的差异,球墨铸铁管管拒的颜色呈灰白色,而灰口铸铁管管港则是红楊色,有可能是铁元素含量较高所致。两组管道的背景参数有所差异,灰口铸铁管管道水中碗酸盆的浓度略低于球墨铸铁管,而溶解氧一口一Yl2014水平略高些,这可能是灰铸铁管锈烛相对严重的个因素angeta.。(,)表4>2水质背景参数-Tab42fleParametersoWater参数出厂水球墨铸铁管管道水灰口铸铁管管道水-7175..TA7A油度(NTU)<0.100.050.05''-TDSL)-1溶解性总固体(mg8094889—i-碱度(mgCaCCVL)22.128.523.426.7—ia-硬度(mgCCCVL)40.144.642.541.9-im.总铁(gL)<0.0100.0050.005"'--Cr(mgL)6.28.07.16.9^"“.-S0(mL)12..4g.315614.7129'-TOCU-(mg)0.71.91.31.0—iDOm.L-溶解氧(/g)6.910.17.17.7_i729_m号球墨铸铁管的管拒总量为.38而9号灰口铸铁管的管柜量达g,-口194.98(表43)灰铸铁管管挺总量较大这与其锈姓情况较为严重相关。,>Mn>A>Z>P>>:>管拒中重金属污染物测定结果的排序为:FeliibCuCrCd。Fe元素含量最高,这是因为两种管材都是铁质管材,且锈蚀明显的9号灰口铸铁管管拒中Fe元素的含量远大于7号球墨铸铁管。Mn作为铁质管材中常见的共生矿,57 浙江大学硕士学位论文其含量也较高。出厂水中含铭化合物的絮凝沉淀作用1,使A元素的含量也比较高。Cd的含量极低,接近于仪器检测限。表4-3管祐参数Tab-le43Parametersofescaepipl参数7号球墨铸铁管9号灰口铸铁管-i.管堪总量gm29.38194.98-i.472铁元素含量mk16.47258896.4gg'i.773错元素合量mgkg1.288)69.58_i'3670.3梓元素含量nigkg.1829478im.25029猛元素含量gkg.9532036.1]-im.错元素含量gkg1157.931284.70-i.384铜元素含量mgkg.96358.34-i.60铬元素含量mgkg33.63.31-i'镉元素含量lugkg0.419.8]4.3.2管拒的SEM图谱、EDS图谱和XRD图谱从管柜风干样品的SEM图-2(图4)可以看出,风干后的管坂呈不均匀的块状颗粒的分布,球墨铸铁管管拒的SEM图可以看到立方体结构,而灰口铸铁管管坂则更致密一些。MM4-2SEM图管拒的图:7:9(A号球墨镇铁管,B号灰口铸铁管)-Fi.42SEMmicrorahsofpiescaleA)DuctilecastironieBGrecasironieggpp((pp;()ytpp)两个管坂样品的EDS能谱中出现了OCi、Fe、Al、Ca、Mn、S、M等元、g58 浙江大学硕士学位论文-)主要的元素为0素(图43、C、Fe和A1。相比于原子吸收金属总量,其中最测定的结果,两个管段中EDS测得管坂表面Mn的含量非常低,其中球墨铸铁管中未检出(通常是含量低于0.5%),而灰口铸铁管也只有0.62%,这可能是因为Mn元素结合在Fe的绣烛产物内部所致使(Cerratoetal.2006。,)Element國■_■!:E,1QuctilecastironieQ^^^ppEletemn27JID”。'’KIHl^^HI^^^^BIMn0^3l<9WII■順,—1^6—JFe\0catii26Gresrone1345yppFtJSc^2302ctsCursor0.000keVeVk4-3管挺EDS图谱(A7号球墨铸铁管B9号灰口铸铁管)图:,:F-i.43EDSspcctrumoftheiescaleADuctilecastironieBGrecastironie)gpp(()pp;()ypp—1CalciteA2 ̄uarzQtA—3CalciumIronluminumMagnesiumSiliconOxide- ̄4Goetlhie^tJl.JLlJLk..JIB"BNrn^於^内r<N、,^f??iI?ii■>—N)■—内一?^ww^aMtfc,_i_III1020304050607080'PositionThetaCoerCu[(pp())]-图44:9管堪XRD图谱(A7号球墨铸铁管,B:号灰口铸铁管〉-4fiXRDailADltiiBGrecastironiF.4ptternsoescaeuctiecasrone()ppe)gpp(()pp;y管裙晶体衍射结构分析-4)表明究中发现球墨铸铁管管场中含有(图4,研59 浙江大学硕士学位论文的晶体种类主要是石英(uartzil口Q,S02)和方解石(Cacite,CaCO),灰铸铁j-管管话中主要是石英(Goethite,aFeOOH)和、针铁矿韩铁铭镁桂的金属复合氧化物,可能是氧化铁、氧化桂的晶体中,掺杂了A1、Ca或Mg等金属,形成了复合氧化物。以上出现的这些晶型与巳有文献报道的铁的锈烛产物差异不大Swietliketal.2012=RD图,,口(,)对比两组管材的X谱可知虽同为铸铁管但灰铸铁和球墨铸铁长期使用后的锈姓程度及管拒成分是明显不同的。4.3.3管道滞流模拟污染物释放规律"-400.12.:,1u1c?Dtilecastironie了2npp广广?Grevcastironi‘ppe'.J0730.09?▼▼?空eOT:3????S”?--^g20/^0.06?二cI110-▼▼▼,.0-^▼.031I————————‘———‘——0■0.■‘1111100IIIII030060090012001500050010001500200025003000Timeminimemin()T()0..020002011PbMil.-0-0.015.015?????GO??,,0.-.0100.010“./▼^1.J2广^r■0rI.005g0.005O‘occocUU- ̄ ̄ ̄ ̄ ̄■"“. ̄-■“ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄I0.0.000!,,.000I,050010001500200025003000050000101500200025003000Timeminimmin()Te()图4-5菅段反应器污染物释故曲线F-i4lg.5Reeasecurveofcontaminants41T.3.3.CM给水管网中消毒副产物(DBPs)中主要包括以三齒甲院(THMs)为代表的挥发性物质和以商乙酸(HAAs)为代表的非挥发性物质。THMs中三氯甲院(TCM)占总量的75%以上,TCM具有很强的挥发性,以及较高的致癌风险,容易影响管网水质,因此本文选取TCM为代表,研究DBP在管拒中的累积释放情况。4-5滞流模拟释放的实验结果(图)可知:释放初始TCM浓度变化显著增60 浙江大学硕士学位论文加,增加速率逐渐放缓,在300min后,TCM的释放量趋于平缓,逐渐到达平衡。灰口铸铁管中TCM最高浓度可超过23.00明显高于管网水本底值-'i-‘(4.L)(600ii;)TCM浓88ig,但未超过饮用水水质标准.jg。球墨铸铁管的f度明显低于灰口铸铁管,这主要是灰口管管柜量较大造成的。4.3.3.2Pb、Mn和Zn国内外大量的研究报道、银、锌、铜,给水管网中,管拒会累积铁、销、猛等多种金属污染物。在管括中金属铁的累积与释放及其对水质的影响方面,已有系统的研究,但其它金属的研究相对较少。饮用水健康研究表明,银、镇、锌等(WH1)重金属的超标,会引起许多疾病0201。供水管网中钻的累积和释放在近一一一Pb十几年直是学者们研究的焦点之。方面,可以与管坂中很多成分形成一一沉淀物质,累积为管坂的部分;另方面,水质状况的改变,会引起Pb的释““放。猛是引起管网水黑水现象的罪魁祸首,同时引起的结场现象也是用户投诉(KM)的主要问题。无论是水源水,还是作为氧化劍n04的水处理工艺,使得饮用水中Mn的浓度水平不低。可见,Pb、Mn和Zn的危害不容小视,因此本文选取这三类金属作为对象,研究短时间内滞流状态下其在管祐中的累积和释放过程。4-5图的结果显示:随着时间的延长,各类污染的释放量逐渐上升。Pb和]8-Mn的释放量较少1Lh之后释,但是在h前后都接近或超过0.00mg,8放速0010Pb率放缓.是,而的饮用水国标限值。这两种金属的释放量较低可能与其在管括中的结合形态有关,,尤其是锰含量高而释放量较小,可能是因为它们是结合在管坂内层Fe的锈姓产物之中的。Zn的释放规律与Pb和Mn相似,_〗‘在8h左右接近最大值-L,其最高浓度在0.080.09rng的范围内。两种管材管道一一口Pb和Mn中污染物的释放量有定的差异,灰铸铁管中略大些;而在球墨镇铁管中Z一ii的释放量要略大些,这可能与其管拒中累积的绝对量较大有关。4.3.4管道滩流模拟污染物释放的生物安全风險供水管道的管拒是污染物的源和汇,管网水中的金属离子会通过各种物理化学生物作用逐渐在管拒中累积(Friedman,2010;Pengetal.,2010;Schocketal.,61 浙江大学硕士学位论文2008又会释放出污染物Pen);受到水质突变,爆管或者消防用水等扰动时,管话(getal2012tet2012.Swielikal.,;导致饮用水水质下降。而释放出的污染物可能,,)对人类或者其他生物具有生物毒性。居民用户在过夜或者较长时间停水后,常常会遇到龙头水黄水、异味或者浑油的现象,这主要是滞流或者缓流情况下,管拒中累积的污染物释放到水体所引起的。对人体来说,饮用水中的Fe、Mn、Pb、Cu一、Zn、Cr和Cd等重金属污染被认为是种很重要的暴露途径,会严重损害人体健康一。三氯甲燒是饮用水中最为主要的消毒副产物之有较高的致癌风,具险。4.3.4.1管网水滞流污染物释放的急性生物毒性DuctilecastironieGrecastironie20-1ppypp2?^-100tA-。?Ii>60-\"^一一一—一^一^一40-^AIV?I20-1"0'‘,‘IIII05000100001500020000Time(min)图不同管材管段反应器滞流释放过程中相对剩余发光度Fi-wg.46Relativeremainingluminositofiesithdiferentiematerialypppp两种管材的管段反应器加入管网水,进行污染物释放实验,模拟供水管网中滞流状况下,污染物释放到水体引起的生物毒性变化。发光菌的相对剩余发光度-随时间的整体变化趋势如图46所示:释放开始时,毒性开始增加,是因为水质突变引起的黴量管拒脱落进入水体,较多的污染物释放到水体引起了水体的毒性增大;24h后,管段反应器的水体毒性开始趋于平稳,,主要是因为释放到水体中的污染物的浓度基本达到最大且维持平衡,导致了水体的生物毒性达到最大程度。62 浙江大学硕士学位论文不同管材的管道滞流过程中:7,其水体的生物毒性是不同的号球墨铸铁管的反应器中相对较低,而9号灰口铸铁管反应器的水体生物毒性略高。这可能是由于灰口铸铁管内锈独严重,有毒有害物质大量累积于管港中,滞流状况下,这些有毒有害物质大量释放进入水体所导致。总体来说管网在发生潘流后水体中的消毒副产物和重金属的释放量一般,,都不会超过饮用水标准的限值。但是管段反应器模拟潘流,其水体的发光菌生物毒性试验结果却在不同程度上,显示管网中滞流的管网水存在生物毒性的风险。因此,,当管网中水质发生较大变化甚至引起管坂脱落时大量的污染物质会进入水体,管网水的生物毒性会有很大程度的增加,影响管网水的水质。4.3.4.2管网水滞流污染物释放的安全风险评价本章节中所选取的污染物的致癌系数qRfD4-4i和i的数值见表,管段反应器2h8h4-5滞流、和24h后,水体中的几种污染物的浓度见表。表4-4污染物饮用水途径的致癌系数Tab-wle44CarcinogenindexofcontaminantviadrinkinatergRm-躯体毒性物质fD/(kd)in/(kd)igg基因毒性物质qigg'-'^F.0x10TCM60e8.1x1"M'n14x10Cr410..-3Pb14x10Cd6..1"^Cu5.0x10-^Zn3.0x10国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的污染物所致健康危害的个人致癌风险55><g可接受的最大值为.00l(r/a(p每年每100万人中因饮用水中各类污染物污染而受到健康危险或者死亡的人数不超过50人)。根据管段反应器滞流2h、8h和241i时,水体中对应的污染物(Cr、Cd和Cu均低于检测线)浓度,应用健54-7康风险评价模型的公式和参数,可计算种污染物的平均个人年风险,见图。总体上,随着滞流时间的增长,所有管材的管段反应器中各种污染物的健康风险指数有所增加。63 浙江大学硕士学位论文表4-5滞流不同时间点各类污染物浓度-iTabiltimeointsle45Concentratonofcontamnantstanantforseveragp\2h8h24h\管材""""7求9"fl7"!79f-口f求S9D求S&口、洗.巧木物\铸铁管铸铁管铸铁管镇铁管铸铁管铸铁管_i.044L819.53TCM(ng).9918.679.5519.281.i.0Fe(mgI/).15150.23210.17740.26150.22020.2972"'-041Zn(mgL)0.06990.0626.07180.06310.07420.06"'-0Pb(mL)0.00850.00910.10200.0092.127g.007400—i.00L0.01250.0119Mn(mg).00940.01050.0119.0117—i.LNDNDNDCu(mg)NDNDND"'C-LNDNDNDNDNDNDr(mg)"'Cd-LNDNDNDNDNDND(m)g注:ND指低于检测限101,匆:isn:51io'ol"I*;"^Ti?TC0^Fe/ZsR0^PbMaR10MR10a1,1jjIjiliiMMlaLi:0s:I:"IIIllllidlllli^u4i2h8b24h2It8b24li2b8h24h2h8h24h2b8h2itimeiO)-〗4-7污染物引起的平均个人年风险a)图(F-i.47Healthkcausedbconaminantsgrisyt如图4-7TCM通过饮用水途径所引起的健康危害的平均个人年风险集中在,'口x6lOVa24h后,为8.77l(r/a,,最大个人年平均风险出现在灰铸铁管中滞流_5><仍小于ICRP推荐值5.0010/a,而其他三种管材的管段反应器中任何时间点64 浙江大学顿士学位论文TCM引起个人年平均风险远低于推荐值。尽管铸铁管中的消毒副产物所引起的健康风险甚徵,但也要予以足够的重视。非致癌物质(Fe、Mn、Pb和Zn)由饮用水途径所致健康危害的个人年风险在所有管材的管段反应器中均是以Zn最大,Pb次之,Fe和Mn最小。它们对于人体健康危害7"的个人年平均风险分别集中于l{r/a、10、以及l(r/a,也就是说每1000万人中因饮用水水质的非致癌污染物而受到健康危害(或者死亡)的人数不到1人,表明:非致癌物质e、Mn、P)(Fb和Zn在几种管材的管道中,因管网水滞流释放到水体中所引起的健康风险甚微,不会对暴露人群构成明显危害。4.3.5管段污染物连续累积释放规律250-.1.5J1|—^Ductilecastironie八ppTCM二Zn??Grecastirone_-00yi!3二2ppj2^--f150f0.9^—-(r05,""--1100.S0.6I,V;*L— ̄^=3丨01__r ̄,0400800120016000100002000030000TimeminTimemin()()1--.51.51|1|一一PbMn.J1-.21LJ.2?tISOICIO-B0.9E0-.9‘^―*^g?I4-06-‘.-i0.6.IhI.Vt'--i0-3?.丨320i0.丨d丨L,*—:CT-■;■;y—卞一yI—1y-v_0.0卜;0.001000020000300000100002000030000Timemin()Timemin()图4-8污染物循环累积释放曲线F-i8Accumulatonandreleasecurveofcontaminantsg.4i441TCM.3..TCM循环累积释放的实验结果(图4-图4-9)显8和示:随着TCM初始浓度的提高,两种管拒对TCM的累积量略有提高,但差异不大,累积量较小,这65 浙江大学硕士学位论文与TCM亲水、易挥发的性质密切相关。在各个再释放过程中,球墨铸铁管管裙释放出TCM的量变化不大,也证实了管柜对TCM的累积量是有限的。灰口铸TCMTCM浓度降低5铁管管柜对的累积量略大于球墨铸铁管,后者最高仅使.69-rS而前者最高可使TCM浓度降低10.38Hg-1512.,11?.TCZn■+■Accmnulatiox}M一一---一10一i.BHRelease>V;o,s;::_II1kiijlllDuctilecastGreycastDuctilecastGreycastironieironieironieironiepppppppp0.6n0.61^MPbn一--00.5.5了??-0-.4_0.4■SIB■0--c.3■_■20.3■■_■11II養囊‘.,,■???''''‘.申1.準I__rIIIIII,__11TI1IIDuctilecastGreycastDuctilecastGreycastironieironieironieironiepppppppp图4-9污染物累积释放量F-i49ttofaccumulationandreleaseofcontaminantsg.uaniQy4.3.4.2Pb、Mn和ZnMn和Zn循环累积释放的实验结果--)Pb(图48和49,:、图表明(1)随着Pb、Mn、Zn等重金属初始浓度的提高,管坂对重金属的累积量明显增加。随着Pb初始浓度的提高,灰口铸铁管反应器的溶液中Pb的浓度下降了"-—ii---.0.003040m!;Pb.04mL\08mL.1mL和.积至管拒中。随gg、gg、这些累—ii...-mlA008m!;026mL/.mL着Mn初始浓度的增加,约有0.04g.g、.g和035g的Mn累积至管柜中。(2)两种管材的管段对Pb、Mn和Zn的吸附量大于解吸量,说明这三种金属易于累积却不易释放。当溶液中Pb和Mn的浓度逐渐高时,Pb、Mn在管坂累积66 浙江大学硕士学位论文量逐渐增加,但是释放量却增加较少。球墨铸铁管在各个不同的浓度下,其累积--过程可以使累积Mn溶液浓度降低0.050.10mglA而在释放过程中溶液中Mn_i01mvL口铸铁Pb初始浓度较高时Pb的浓度低于.0g。灰管中,其,累积过程使'浓度下降0--U004.300.40m,.g,而在随后的解吸过程中最大释放量都低于--三种金属的释放量为累积量的2-L^.mg在实验条件下,这0%63.8%。说明当水质变化不大的时候,Pb、Mn和Zn的释放过程是非常缓慢的。但当水质发生较大幅度的变化的时候,例如pH波动较大时,就有大量释放影响水质的可能性。“"因而,管炬对重金属累积的特性,增加了饮水安全的风险。例如黑水现象,就是因水质变动造成管柜中的金属Mn的释放,与水中的离子反应形成难溶性絮状物造成的。(3)灰口铸铁管对Pb和Mn等重金属的累积的量要大于球墨铸铁管,而球墨铸铁管对Zn的累积量大于灰口铸铁管。球墨铸铁管最高使Pb、Mn、Zn的浓度--iii.‘.Mn006mi;015L01L口铸Pb、分别降低.、.m和.9mg,而灰铁管中、gg,'^-Zn的浓度则分别降低0-045-L042mU^该规律与对应管.39mgV\.mg和.g段管拒中污染物的分布非常相似,无论是管据中重金属的总量,还是反应器污染物释放曲线,都有相似的现象:灰口铸铁管管拒中,Pb、Mn较高,而球墨管中Zn较高。说明,不同的管材对污染物具有特殊的累积效果,其深层次的原因还有待于进一步研究。(4)对比球墨铸铁管和灰口铸铁管中Pb和Mn总体变化趋势,球墨铸铁管的累积过程大约在8h后迖到平衡,而灰口铸铁管在24h时仍未完全达到平衡。分析一:口铸铁管中管括XRD的结果分析原因方面,,灰量大于球墨铸铁管从,灰口Fe一铸铁管中的锈他产物较多,,生成了多层结构;另方面管段反应器的累积释放过程,在短时间内主要是管段内壁在起作用,灰口管的管话比较致密,达8到平衡所需要的时间也较长,;同样,在释放过程中球墨铸铁管的释放过程在h后趋于平缓,而灰口铸铁管基本上在48h才趋于平缓。在球墨铸铁管中,Zn的吸附曲线呈现先升高后降低的趋势可能是因为管坂本身Zn含量较高一,开,始呈现释放的现象,而当溶液中的溶解氧浓度降低后,其释放作用被累积作用所取代,Zn的浓度开始降低,这与之前学者发现的现象相似,但机理还有待于进一步探讨。由此现象,,我们可以推测,如果在使用旧的管网条件下水源更换导67 浙江大学硕士学位论文致管网中的水质发生了变化,则在灰口铸铁管管裙中累积的重金属的释放量会较“红水”大,且持续时间较长,引起等现象。4.4本章小结运用实际管段的滞流反应器研究了三氣甲院、银、猛和锌等污染物滞流状态下在管坂上的累积过程和释放特征,;模拟城市供水管网滞流情况探究了污染物释放引起的生物毒性:,评价了其健康风险。得出了以下结论(1)管材的不同会明显影响管柜对污染物的释放过程,灰口铸铁管中Pb、一Zn的一Mn和TCM的释放量略大些,这;而在球墨铸铁管中释放量要略大些与其管话中累积的绝对量较大有关。(2)不同管材的管道滞流后中的消毒副产物和重金属的释放量都没,水体有超过饮用水标准的限值,但是管段反应器模拟滞流,其水体的发光菌生物毒性试验结果却在不同程度上显示管网中滞流的管网水存在潜在的生物风险。不同管材供水管道的管拒污染物在管网水滞流时释放到水体,所引起的健康风险甚微,不会对暴露人群构成明显的危害。健康风险评价选定的污染物种类有限,而发光细菌毒性试验则是反应了水体中所有有毒有害物质的毒性,因此健康风险评价所显示的生物安全风险小于发光菌毒性试验。(3)循环累积释放实验结果表明,随着污染物溶液初始浓度的逐渐提高,管坂对污染物吸附累积量逐渐增加,但对于不同类型的污染物,其吸附容量和释放特征差异非常大。两种目标管材的管拒对于TCM的累积量较小,这与TCM易挥发的性质有关,而对于重金属,累积量较大。(4)随着初始浓度的提高,管拒对金属污染物的累积量逐步提高,但其释一直较小Mn和Zn三种金属的吸附量大于释放量放量却。尤其是管坂对Pb、,说明它们易于累积却不易释放三种金属释放量为吸附量的2-.0%63.8%,,可能是金属离子与管港成分作用形成较为稳定的化合物有关。球墨铸铁管吸附过程"'-n溶液浓度降低0-0m可以使M.05.10L随后仅能解吸的Mn浓度低于0.01g,而-im.L。g(5)不同管材对污染物具有特殊的累积效果口Pb,灰铸铁管对和Mn等重金属的累积量要大于球墨铸铁管,而球墨铸铁管对Zn累积量大于灰口铸铁管。68 浙江大学项士学位论文5供水管道营养物在管拒中的系积作用及对徼生物生长影响5.1引言水体富营养化是国内外河流湖泊水库等水源所面临的主要问题。在水源水氣含量较高的背景下,管网水中的总氮含量也较高,据S市水务公司的资料显示本__ii_220_L70mL市管网水的总氮浓度在.mg至2.g的范围内,已超过地表水环境质量标准-)(GB38382002V类标准。氮元素是影响徽生物生长的重要因素其,浓度水平对微生物的群落结构存在较大的影响,但是目前针对供水管网中的氣元素影响管道生物膜的研究甚少。生物膜广泛存在于供水管道内,许多病原菌依附于生物膜生长,生物膜为其提供了良好的环境来应对不利的条件,管道生物腹对管网水生物稳定性有重要影响(Rogersetal.,1994)。7口2-本章节选取S市供水管网中号球墨铸铁管和9号灰铸铁管(表1),在实验室中搭载持续补水的管道反应器装置,通过持续补不同C元素、N元素和P元素含量的管网原位水,对这两种管材管道进行了模拟培养实验,研究无机氮营养盐在管拒中的积累及其对管道微生物生长的影响。5.2材料与方法5.2.1管段反应器溢流装置的制作、截取0.15m长的管段组装成如章节4.2.1中的反应器装置,反应器上盖和底口一座为有机玻璃制成,,上盖带有取样反应器上盖、底座和管段下部间有厚度为3mm的圆形坡璃片,装置运行时采用锡箱纸密封避光,以模拟管道无光并基本密闭的状态。7号球墨铸铁管和9号灰口铸铁管的管段反应器各8组,对应的培养时间分比为Id、7d、14d和28d,培养液采用两个浓度:高浓度(C:100''-U-u\Pm,N:5m:和低浓度(C:40mgUN:ImU^P:gg,g_lil)mg。反应器搭载完成后,置于溢流盘中。通过樓动系将配样桶、溢流盘和一-反应器组成个系统如图51所示。连接螬动泵管线培养液通过螺动泵以1.5,,-^1mLmin的流量,从配样桶中注入到管段反应器中。8组反应器分别培养时间d、69 浙江大学頻士学位论文7d14d和28d,、后,停止通水,小心排空管道反应器中的液体对实验管段进行生物膜采样,方法同章节2.2.2管坂釆样。图5-1管段反应器溢流系统F-ig.51Schemeofoverflowiereactorsstemppy522..分析测定方法(1)样品前处理取灭菌后的100rtiL入60粒灭菌后的玻璃珠50mL蓝盖瓶,加,将约管柜油液加入蓝盖瓶后放入摇床在160ini下振荡15min以保证微生物从大颗粒物p,上脱落。振荡后将生物膜样品过60目饰,并用上清液对简网上的大颗粒物质进行冲洗。过蹄的生物膜混合液置于50mL离心管,在4500rpm下离心lOmin,每次离心后将离心管内上清液倒掉,直至所有的生物膜样品都离心集中于离心管-底部20!:,。离心后的生物膜沉旋保存于冰箱中用于后续分子生物学的分析;上清液参照国标GB894-过硫酸钟紫外分光光度法测定总氮浓度。1189方法,用(2)管道生物膜DNA抽提为后续种群多样性的分析,需要提取管道生物膜总DNA。取适量生物膜样品用PowerSoilDNAKit(MoBioLaboratories,Carlsbad,CA)对其进行总DNA抽提,具体操作步骤如下:1)取生物膜样品0.25g,加入PowerBeadTubes中,轻轻祸旋混勾;70 浙江大学硬士学位论文2)加入60hLC1溶液,上下颠倒数次混句,将PowerBeadTubes固定在祸旋仪适配器上,祸旋连续振荡lOmin;一3)室温10000g离心30s,转移上清液至个干净的2mLCollectionTube°2LC25s4中,加入50溶液到上清液中,C孵育5minm,祸旋混句;心一4)室温lOOOOg离Imin,转移上清液<600iL到个新的收集管中,^°加入200iLC3祸旋混勻,4C孵育5min;|一5)室温lOOOOg离心1min,转移上清液<750fiL到个新的收集管中,加入1200^iL溶液,祸旋混匀5S;6)加载约675^iL上清到SpinFilter中,室温10000离心1min,弃去滤液,g继续加载675kiL,离心Imin。重复直至过滤完所有上清;7)加入500yiLC5到SpinFilter中,室温10000g离心30s.弃去上清,室温10000g离心1min,小心转移Spinfilter到2mLCollectionTube中,避免C5溶液污染;8)加入50nL分子生物学用水到白色滤膜中心,室温lOOOOg离心30s,弃°去SpinFer,4C保存DNA。DNA抽提结果用1%的琼脂糖凝胶电泳检测。ilt(3)种群多样性分析Alpha多样性分析1一序列长度统计和丨OUT分类样品稀释曲线长度分布图学统计r>物种丰度分析样品物种丰度分布图,i1L一.?物种丰度差异分析T物种丰度聚类分析数据&滤OTC生成和注释!原始数据ULJ一,J^i优质序列(相似度0.97)ij——"丨1n单样品物种分布.质序列I群落结构分析-J1有效序列优OUT交*i]数1-r—I图5-2454高通量测序流程图F-i.52454Prosequencraonramgyingopetirocessdiapg采用454高通量测序对样品的菌群组成进行测定。高通量测序在派森若生物公司进行,利用Roche454GSFLX+测序仪进行测序,采用mothur软件对测序的结果进行统计分析。71 浙江大学硕士学位论文测序的步骤为:(1)法基因组DNA样品和PCR引物准备licon;(2)Amp文库制备;(3)emPCR扩增;(4)Roche454GSFLX+测序仪上机测序。具体操作流程如图5-2所示。5.3结果与讨论5.3.1特征营养物在管坦中的累积作用-5,— ̄I1CIdIClivaterultivatedfor1utdfo7dtvated1tHiCulifor4d■■Cultivaedfor28dG3LowTNHighTNLowTNHighTNNo.7DuctNo.ilecastironi9Greycastironieppepp图5-3不同培养时间管话中的总氮浓度F-ig.53ConcentrationofTNiniescalesamlesppp两种不同管材的管段反应器,在两种营养盐浓度水平下,经过不同的时间培5-3养后,管拒中总氮的情况如图所示。同种营养盆浓度水平下,两种管材的管_ii?*.L3拒中的总氮差别不大.0mi;浓度范围内。但低浓度营养,在10mg至g盐下灰口祷铁管反应器管拒的总氮浓度,低于球墨铸铁管;而在高浓度下,两种管材的管段反应器管柜对应的总氮浓度却差别不大。经过1d、7d、14d和28d的培养后,两种管材的管段反应器管塘中总氮含量并不是随着时间增长而增大的,循环水系统补给的氮是充足的,生物腹利用氮的效率与水体中的总氮浓度水平是相适应的,,因此没有出现总氮过量累积或者生物膜生长缺氮的情况。总体上,管塘中累积的氮元素是有限的,且不会大量累积,与生物膜中微生物利用合成细胞有关。72 浙江大学硕士学位论文5.3.2特征营养物累积对徹生物生长的影响分析两组管材的管道在两种浓度水平的营养盐培养下,经过28d的培养,管道5-4)生物膜的群落组成在门水平上出现了明显的变化(图。变形菌门roeobac-(Ptteria)在所有样品中,是比例最高的种群56.2%97.1%,这与,达到之前很多学者报道的研究结果(Kalmbachetal.,1997;Lautenschlageretal.,2013;Reve一ttaetal2013Wanetal.2014,.,是致的。随着培养时间的增加生物膜样,;g)品中的变形菌的比例开始下降,但仍是主导菌。随着培养时间的增加,生物膜中的种群组成发生变化Id培养。经过,两种管材管段,两种营养盐浓度水平下共计四组生物膜样品中都具有较高比例的放线菌门(Actinobacteria),继续培养后,在7d的样品中几乎就检测不到其存在。而厚壁菌门(Firmicutes)则是随着培养时问的增长,在管道生物膜中的比例逐渐增大。在高营养盐浓度水平下,经过培养,拟杆菌门(Bacteroidetes)在两种管材的管道中的比例逐渐上升。以上四类种群的微生物是供水管网管道生物膜中常见的和主要的种群Luoetal.2013,(;Martinetal2005evettaeal20。y.Rt.13,;,)两种管材的管段经过培养,种群丰富度在门水平上的变化明显。两组管材的管段,7d,在两种营养盐浓度水平培养下,开始时门的数目均是减少在的样品中门的数目最少。而随后,,在低营养盐浓度水平下两种管材的管段中门的数目开始增大8d11,且培养2后的门的数目大于1d时门的数目(球墨铸铁管中从升到16,灰口铸铁管中从12到14);在高营养盐浓度水平下,两种管材的管段中门的数目却逐渐下降,最终培养28d后的门的数目小于Id时门的数目(球墨铸铁管中从11到9,灰口铸铁管中从13到8)。营养盐浓度水平较高的样品群落一多样性最为单。总体来说,两组管材的管道生物膜在群落组成上存在着不同,经过低浓度水平营养盐的培养,管道生物膜门水平上的群落多样性最终变得越来越丰富;而经过高浓度水平营养盐的培养管生物膜门水平上的群落多样性最终变得简单。因此,可以说管道生物膜细菌群落多样性会因水体营养盐浓度的变化而发生变化,且多样性的变化趋势会因为营养盐浓度水平的不同而不同。73 snufl^tMaqp4.Je2flft-8?c供usaoA9twusl4ntit88?us0#l}u*r5339E>d-Jspp0ti1一po3e”5r98at0tuqsiqy5y9qA0ea、o0o3QooJiflou9u03f>x10:pluyus^9lJc9l0J5lssnpi9ou对A9tin9ltis.a^s8vg£o3Q^0nas^>*j^^-:气:::〖:-!:^^^^;*-??flteee*eeemesll*uuuuun5u^32cusjlj¥s**#*9s-3<i£}tl}£s£dsss£**oo93o3u09oooo00ue^seeve*eMeeu<<5ggggagg3ggla5sgnfHmB,H>hbHHa3uHHHhHHM?hHWh^hH___?hHUH_HaH^"HTHhnHHHHHanHt;^Ss3zad1d!jddJPsOn.S2l2{UI■6J3.〖JS0sqONq松Js;q}XA个3—\1.W1i】JtOuH蓉!H■ST■TJ■mato■f■ld令EjiudL寸Ilz.^ss5u.昭qo、j1j1j■m泛6j#oo)0Sl雙BiPNp83Z}奪.X§A—v却pauiSnQq2耻pB0/l\^!lt-H>Essl8d。l一么m<0i寸U£_s5S,一.1Z1/;SSIc>JN5isp|i1Asv:.m、一tfIQrn--y?H1R>HaS8dM9HjtlZn1>oHj工一■〔Is1O^s1N?占SILIIP爹U■^n■■PQ■I■■■n1 浙江大学硕士学位论文^5.3.3供水管道徵生物生长限制因子分析一RNA序列被分为五类(通常作为五个变形菌门是细菌中最大的门,根据r1纲)、、、5e204。,用希腊字母aPY和命名黄佳佳,)(氮元素转化相关的细菌主要落在变形菌门中,因此对于变形菌门中的几种纲5-5的物种分市情况的变化作分析,如图所示。在管道生物膜门水平上,物种的,分布变化中,两种管材的管段经过培养后,变形菌门的比例最终都有所下降高营养盐浓度水平下的灰口铸铁管最终变形菌的比例仅为56.2%。但是,在变形菌门中纲水平上的物种分布上,其变化趋势并不都是下降的。5口a变形菌纲包含了亚肖化杆菌在内的氮相关细菌,两,灰铸铁管管段中种一.浓度水平的营养盐培养下,其比例致呈下降趋势85%,低营养盐浓度水平下从4下降至6.2%,高营养盐浓度水平下从55.0%下降至5.2%;但是在球墨铸铁管管一段中,其变化规律并不统浓度水平下从4.6%上升至21.6%低,高菅养盐,而营养盐浓度下变化趋势不明显。100%丨丽■丽90%—■-——I80%,70%_■斷60%::"m■Deltaproteobacteria-■ilobaceria50%Epsonprotet■bceriaGammaproteoat4096bia_Betaproteoacter■lhaproeobacteriaApt30%20%10960%d7dddId7d14d2SdId7d14d28dId7d14d28dI1428No7N.7.oNo.9No.9DtiltironiDuctilecastironieGrastirniGtiiucecaseppecoerecasroneppyppyppwithlowTNwithhi社TNwithlowTNwithhibTNg图5-5管道生物膜样品变形菌门中纲水平上的物种分布情况-5Fi5RelativeabundanceoftmarsucassesofProeobacterntilmsog.heobltiaihebioffiesjpp丫变形菌包含了亚销化球菌在内的氮相关细菌,同时大部分的胎道病原菌也75 浙江大学碩士学位论文落在Y变形菌纲中。在低营养盐浓度水平下,其比例的变化趋势在两种管材中没有明显的变化规律,而在高营养盐浓度水平下,其比例在经过培养后会升高,也表明水体中营养盐浓度水平较高的情况下,出现病原菌的概率会增大。综上,两种管材的管段在两种营养盐浓度水平下,其中的变形菌门中纲水平的物种分布的比例随着培养时间的变化而不同一,这种不同方面因为管材的不同而呈现不同的变化规律一,另方面也受到营养盐浓度水平不同的影响。ld7d14d28对两种管材的管段在两种营养盐浓度水平,在、、和d四个培养时间点的管道生物膜中的细菌种数量5-6,做出了统计,如图所示。总体趋势上,随着时间增长,管道生物膜中细菌种属数目越来越多,在本实验的营养盆浓度水平下,细菌种属的增长非常明显。结合门水平下,管道生物膜群落多样性的变化规律,得知水体在营养盐充足的情况下,管道生物膜中细菌的群落结构更趋向筒单发展。因此,本章节设置的营养盐浓度水平影响了管道生物膜的生长,C或者N元素影响着管道生物膜生物种群的生长和发展。-4000,vaftifodIICultitedorIdIICulvatedr7IIvatedforvatedfor8dCulti14d_■Culti23200-'■2400-I■。。iJJI^LowTNHihTNLowTNHighTNgNo.7DuctilecastironpipeNo.9Greycastironpipe图5-6不同培养时间下管道生物膜中细菌属的数目F-i56Necsndintheoilmsoiesg.umberofspiefoubiffpp。两组管材的管段反应器,经过培养后在,管道生物膜中的细菌种有所差别球墨祷铁管中,高浓度营养盐培养下,细菌种的数量反而低于低浓度营养盐的情况,反,这暗示较高的营养盐浓度对于生物膜生长的作用可能已经开始下降而是相对较低浓度营养盐水平更能促进生物膜的生长。在灰口铸铁管中,高低两种营76 浙江大学硬士学位论文养盐浓度水平下道生物膜中细菌种属的数目的差异相对较小一些,不如在,管,球墨铸铁管中的明显,但在高浓度营养盐水平下比低浓度情况下细菌种属数目上有优势,也说明了高浓度的营养盐水平已经不会促进管道生物膜的生长。--"''*?因此,在营养盐浓度水平在C:40mgL^N:2mgL\P:1mgL时,,是促进管道生物膜生长的;而继续提高营养盐浓度水平促进管道生物膜的生长的效果没有较大幅度的增加。5.4本章小结本章节选取城市供水管网中的7号球墨铸铁管和9号灰口铸铁管,在实验室中搭载循环补水的管道反应器装置,通过不断补充调整了C元素、N元素和P元素的管网原位水,对这两类管段进行了原位模拟培养,研究无机营养盐氣在管港中的积累作用,运用454高通量测序的手段对管道生物膜中的微生物进行了种群结构分析:,分析了无机营养益氮对于徵生物生长的影响。得出了以下结论(1)球墨铸铁管和灰口铸铁管中管坂累积氮元素的能力是有限的不会,,大量累积,与生物膜中微生物利用合成细胞有关。(2)铸铁管管道生物膜中,变形菌门(Proteobacteria)是比例最高的种群,?-达到56.2/。97.1%此外还出现放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Fimicutes),以及拟杆菌门(Bacteroidetes)等种群。水体营养盐浓度的变化,会引起这些菌在管道生物膜中的比例变化,使得管道生物膜中的微生物发生门水平上群落多样性的变化,且多样性的变化趋势会因为营养盐浓度水平的不同而不同。-C*L'VK(3)与:实际管道相比,在营养&浓度水平在:40mg\NImgP;时,会促进铸铁管管道生物膜中群落多样性发展的;而继续提高营养盐浓度水平,,促进管道生物膜的生长的效果没有较大幅度的增加反而会导致群落多样性趋于简单。77 浙江大学硕士学位论文6结论与展望6.1研究结论本论文以浙江省S市市区供水管网中的服役管道为研究对象,通过对实际管‘道开展挖管采样调查,搭建管段反应器进行管道滞流释放实验和污染物的循环累积实验,以及生物膜培养实验等,探明重金属、消毒副产物以及有机物等污染物在管话中的累积情况,分析管材、管龄、管径以及水源水类型对于污染物累积的影响规律,研究隔夜用水或者停水等现象对管网水水质的影响,并探讨营养盐带来的供水管网生物稳定性问题等。取得的主要结论如下:(1)现场12个点位的挖管采样调查结果表明,管祐质量、形貌和成分受管材、管龄的影响,其中管材的影响最为突出,目前使用最多的两种管材灰口铸铁_-ii"‘(150)1515-19管和球墨铸铁管管径为DN的管拒量分别为.gm5.0gm和7.1--'--29-mm.4S管话中消毒副产物的含量较低gg;重金属等污染物含量与管柜量2=)>M成正比(R0.874管坂重金属含量的排序为Fen>Al>Zn>Pb>Cu>Cr>Cd,;管祐中还积累了多种有机污染物,除了微生物代谢形成的烃类物质之外,同时检出了藻类的代谢产物及外源有机污染物PAHs等。(2)两个管径为600mm的灰口铸铁管主干管采样调查结果说明,大口径管道中,管箱污染物的分布存在径向上的差异。管段下部的管祐量较高,平均粒径较大,不同种类的重金属在空间上的分布规律明显不同。猛、错、铜和铬在上-i部的管柜中含量较高例如猛在上部高达.*11.33mg人而下部仅6.79m,,ggg这些金属多来自于管材的诱烛和释放.;而销在下部管坂中较高,下部高达1979_i--mgg,上部仅为9.12mgg人其主要是来自管网水中离子化学反应形成的沉淀。不同位置上出现的有机污染物类型也有所差异。(3)灰口铸铁管和球墨铸铁管两组管段反应器的滞流模拟释放实验显示,两类管材中,管祐污染物的释放过程是不同的,且与污染物在管拒中含量有关,含量高时有更快的释放速度和释放量一。消毒副产物和重金属的释放量般不会超过饮用水标准的限值,所引起的健康风险甚微,不会对暴露人群构成明显的危害。但发光菌生物毒性试验结果显示的管网水存在一定的生物毒性风险。,管网中滞流(4)循环累积释放实验结果显示,在铸铁管中管坂对污染物吸附累积量,78 浙江大学顿士学位论文会随水中污染物浓度的增加而增加,,但对于不同类型的污染物其吸附容量和释放特征差异较大。管拒中消毒副产物累积释放速度都很快,而重金属具有较高的累积潜能,而且会长期持续释放。管港对金属污染物的累积量较高,但其释放量Zn三2-63并不高,例如Pb、Mn和种金属释放量为吸附量的.0%.8%,这可能是因为金属离子与管拒作用形成了较为稳定的化合物。(5、管段反应器溢流系统的生物膜培养试验结果表明,铸铁管管道生物腰中,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)以及拟杆菌门(Bacteroidetes)等种群是主导菌种。这些菌种在管道生物膜中的比例会随着水体营养盐浓度的不同而变化,使得管道生物膜中的微生物发生门水平上群落多样性的变化,且多样性的变化趋势会因为营养盐水平的不同而不同。__ii'*'?与实际管道相比,在营养盐水平为C:40mgL、N:2mgL、P:1mgU时,会促进铸铁管管道生物膜中群落多样性发展的:;而在营养盐水平更高时(C_'ilOOmU:5mvLP:管道生物膜中群落多样性趋g.Ng、向简单。6.2研究展望(1)重金属污染物在管拒中的累积过程中,形成的化合物会影响到释放的难易一,而本研究仅仅局限在现象的探究,可借助于实验室小试进步深入研究累积过程涉及的物理和化学变化等,探究累积的具体过程和涉及的中间化学物等,分析影响累积的物理化学因素等。(2)供水管网管坂中污染物的累积规律、,与管材管龄以及水源等因素存在着关联性,且这些因素相互影响、相互制约。本研究仅仅研究了几个因素对于管拒中污染物累积和分布的影响,而造成管拒差别的因素可以借助于管网中试工一程,来控制单影响因素的研究,有待于后续系统地探讨和开展。(3)本研究侧重城市供水管网水质化学稳定问题,但管网生物稳定由于其潜在的规模爆发风险,越来越引起人们的关注和重视。因此迫切需要开展管网生物稳定性研究:针对管道生物膜和管网水中徵生物种群及其特征致病徵生物的类型、种群结构等展开系统研究,分析徵生物群落结构的影响因素,评价管网的生物安全稳定性等。79 浙江大学硕士学位论文参考文献[1]AlamIA,SadiqM.Metalcontaminationofdrinkingwaterfromcorrosionofdistributionvro2-117pipesJ.EninmentalPollution,1989,57,678.[]()2BartonH.Predictedintakeoftraceelementsandmineralsviahouseholddrinkinwaterby[]g--renomwr-6ro:ca1AyealdchildfrKrako,Poland.Pat2dmium,9972001J.Fooddditives[]-and229.Contaminants2005816828,,(),3BastidasDM,CriadoMFaardoSetal.Cordeterioration:causesdiagnosisandrisk[],j,ppe,-minimisationJ.InternationalMaterialsReviews201055299127.[],,(),""4BaylisJR.PreventionofcorrosionandredwaterJ.JournalofAmericanWaterWorks][][Ass-ociation192986,6,156),533.(5BensonAS,DietrichAM,GallaherDL.Evaluationofironreleasemodelsforwater[]gdistributionsystemsJriticlviewinEnvirlSncendTechno12.CaResonmentaciealogy,[],2042-14497.(),dboCem-6BerenKTrouwrstT.entmotariesasasourceofaluminumJ.Journalof[],pp[]rcan-AmeWrAn191100iWateroksssociatio999917.,,(),[7]BertinMJ,ZimbaPV,BeauchesneKR,etal.IdentificationoftoxicfattyacidamidesedotarmuPrnesitmarvumcarerrmuAl1220isolatfrmhehflalgaympt[J.Haflae,20,,]g-111116.[8]BluteNK,McGuireMJ,WestN,etal.Integrationofdesalinatedseawaterintoadistriljutionsstem:acorrosudJlAmercanrAsc2008yionpilotstyJ.ournaofiWaterWokssoiation,,[]-117131.[9]BoulayN,EdwardsM.Roleoftemperature,chlorine,andoiganicmaterincoppercorrosion-wJer-byroductResearch20013preleaseinsoftater.Wat35683690.[],,(),[10BoydGR,ShettyP,SandviAM,etal.Pbintapwaterfollowingsimulatedartialleadpie]gppmJrrn2004-relaceents.JounalofEnvironmentalEngineeig1301011881197.p,,,[]()11GutaUGutaS.Heavtaltoxicitinhumansanditsreventiveandcontrol[]p,pymeypsuresuru-meaJ.CrentNtrition&FoodScience201174221231.[],,(),12CalleGR,Vai^asIT,AlsinaMA,etal.Enhancedcoerreleasefromiesbalternatin[]ppppygstanationandfloweventsJ.EnvironmentalScience&Technology,2007’4121,g[]()7430-7436.13merAKIesi.Ca.nvolvementofhumicsubstancnrerowthJInternationalJournalofFood[]pg[]2004-364Microbiology,,92(3,355.)14CrireAGathierVDesardinsRetal.Evaluationofloodeositsindistribution]are,u,’se[jpsstemsthroughunidirectionalflushiiJ.JrlofAricanWaterWrksAssitiyig[]ounameoocaon,2005-.,8292[15]CerratoJM,ReyesLP,AlvaradoCN,etal.EfectofPVCandironmaterialsonMn(II)depositionindrinkingwaterdistributionsystems[J.WaterResearch,20064014,],()2720-2726.16ChienCKaoCChenCetal.Evaluationofbioloicalstabilityandcorrosionotentialin[],,,gpdrinkingwaterdistributionsystems:acasestudy[J].EnvironmentalMonitoringand--Assessment200915314127138.,,(),[17]ClementJA.Developmentofredwatercontrolstrategies[M].AmericanWaterWorks80 浙江大学碩士学位论文Association,2002.18CopelandRC,LytleDA,DionysiouDD.Desorptionofarsenicfromdrinkingwater[]-iiiidstributionsstemsoldsJ.EnvronmentalMonitorndAssessment200712713yng,,,[]a()523-535.liwa-19DartmannJSadBDorschTetal.Corcrrosidrinkintsstes[],owsky,,ppeoonngerym--efectHri2010619.ofandhoshatedosaeJ.MaterialsandCoroson131898,,,pppg[]()20DawsonD-chemcawaeramenemorrosonPrevenonCr1.NonilttrettsystJ.Citi&ontol990[][],,-3736164.(),21DembitskyVM,ShkrobI,RozentsvetOA.Fattyacidamidesfromfreshwatergreenalga[]Rh-izocloniumhieroglyphicumJ.Phtochemistr2000548965967.[]yy,,(),■22DominoJ.Metalinduceddevelopmentaltoxicin:ArJJournaof[tyimammalseview.l]g[]ToxoonvronmenP-ACuenIs14223141.iclgyEitalHealthartrrtssue99412and,,,(),23DonlanRM.Biofilms:microbiallifeonsurfacesJ.EmerinInfectiousDiseases2002]gg,,[][898-190(),8.24DuZMohMMXeal.Hdrothermalreatmentofmicroalaeforroductionof[],r,a,typtregp-nJBs-roltibioilT11211cowithalownitrogecontent.ioreourceechnology202038,pyy,,,[][25]DubielM,HsuC,ChienC,etal.MicrobialironrespirationcanprotectsteelfromcorrosonAedanEnvMro-iJil681441445.lidironmentalicboogy200230.[]pp,,(),-ven26DurandMDietrichA.ContrlnkedPEXiechemoibutionsofsianecrosslitoical/slt[],ppodournwa-nsidrinkinterJFavoursuaicEnvironmVII20055g].OflitheAtent55[q,,(),-153160.27DurandML.Disinfectantsandlumbinmaterials:efectsonthesensorandchemical[]pgycharaceriicofdrinkiner.2.tstsgwatJ005[]28EdwdMraueNan-arsSp.Oiicmatterandcoercorrosionbyroductrelease:a[],ggpppmechanJCi2001431-isticstudy[].orrosionScence,,(),118.29EisnorJD,GagnonGA.Impactofsecondarydisinfectiononcorrosioninamodelwater[]ua-W-distributionsysteinJ.AJournalofaterSul2004537441452.[]qppy,,(),30FriedmanMJ.Assessmentofinorganicsaccumulationindrinkingwatersystemscalesand[]sedimentsM.WaterResearchFoundation2010.[],31GabelichCJ,GerringerFW,KnockeWR,etal.Sequentialmananesedesorptionand[]gseuestrationinanthracitecoalandsilicasandfiltermediaJ.JournalofAmericanWaterq[]Wrksss-oAociation,2006,116127.32GthirVGeradBPt.iiauelJMetalOritterasldeositsndrnkinwater,r,ora,ancmaoosea[]gpgdisibi1104-10trutonssemJ.WaerResearch999334126.yt[]t,,(),33GeldreichE.CreatinicrobiallitindrinkingwaterJ.GeldreichEE.Microbial[]gmquay[]QualitiesofWaterSupplyinDistributionSystems.BocaRaton,Fla:CRCPressInc,1996,39-102.34GermansenM,NilssonM,YangL,etal.Characterizationofstarvationinduceddispersionin[]jPseudomonasutidabiofilms;eneticelementsandmolecularmechanismsJ.Molecularpg[]rob20754815-Miciology10826.,,(),35GonzalezSLoez-RolRCoinaJ-Ldanrt.Presenceofmetalsindrinkinwaterisbution[]dtri,p,gnetworksduetopipematerialleaching:AreviewJ.Toxicoloical&Environmental[]g-Chemistry2013956870889.,,(),36GouiderMBouzidJ,SaadiS,etal.Imactoforthohoshateadditiononbiofilm[],yppp81 浙江大学顿士学位论文developmentindrinkingwaterdistributionsystems[J].JournalofHazardousMaterials,2009,16711198-1202.(), ̄-37Gu.Inreasesfocoleadandchromiumindrinkinaterfromusinntmortarlined[]Qgwgcemepipes:initialmodelingandassessment[J].JournalofHazardousMaterials,1997,56(1),-181213.38GuT-moro,oomuluriPJ,EckertJO.Leachabilitofregulatedmetalsfromcementtar[]Qy-ifAmeWorAii7linngsJ.JournaloricanWaterksssocaton1998903623.[],,(),mnd?39HSckelannC,JiittnerF.Offlavoursinwater:hydroxyketonesaiononederivatives[]PasnewodourcompoundsoffreshwatercyanobacteriaJ.FlavourandFraranceJournal,[]g2005204387-394.,(),[40HemeK,KahlischL,BrettarI,etal.Analysisofstructureandcompositionofbacterialcore]communitiesinmaturedrinkingwaterbiofilmsandbulkwaterofacitywidenetworkinM-GermanyJ.AliedandEnvironmentalicrobiology2012781035303538.[,,(),]pp4--1HodkiessTrreonencorroiosnnaueou.Intelatishisbetwesonandmineralscaledeitioiqs[]gpp-sstemsJ.Waterncel49212112yScie&Technoogy20048.,,(,[])42HuckPM,GanonGA.Understandingthedistributionsystemasabioreactor:aframework[]gformanagingheterotrophiclatecountlevelsJ.InternationalJournalofFoodMicrobiolop[,]gy2004923347-353,,(,)43JangHJ,KaJO.Efectsofdiversewateripematerialsonbacterialcommunitiesandwater[]pqualityintheannularreactor[J.JournalofMicrobiologyandBiotechnology,2011,212,]()-115123.44KalmbachS’ManzW,SzewzykU.Dynamicsofbiofilmformationindrinkingwater:[]phylogeneticafiliationandmetabolicpotentialofsinglecellsassessedbyformazanduciM-retoniituhbridizaiJ.FEMSirilEl1997224265279.andnsytoncoboocoo,,,[]gygy()45KimEJ,HerreraJECharacteristicsofleadcorrosionscalesformedduringdrinkinwater[]gditribt.suionandtheirotentialinfluenceonthereleaseofleadandothercontaminantsJp[]44-EnvironmentalScience&Technolo20101660546061.gy,(,,)[46]KimEJ,HerreraJE,HugginsD,etal.EfectofHontheconcentrationsofleadandtracepcontaminantsindrinkingwater:Acombinedbatch,pipeloopandsentinelhomestudy[J].WR20-ter145aesearch1927632774.,,,()47KrasnerSW,WeinbeigHS,RichardsonSD,etal.Occurrenceofanewnerationof[]ge-diinf.sectionbroductsJEnvironmentalScience&Technology2006402377575.yp,,,118[]()48KrishnanKPaersonJWillimsDT.Helthriskassessmentofdrinkinwateraminants[],t,aagcontbiRinCanadathliiltfmixturrikassessmentmethoiJltrToxil:eacayoes(s.eguaocoopp[]ygy-andPharmacolo111gy,997,262,7987.()49KvechSEdwdM.Rlluminiliteditinlercorrosion.[]’arsoeofaoscaeposseadandcopp[J]-JournalofAicani11merWaterWorksAssocation,20004112.,_-50LtschlaeKwaniWT-auenr,C,Luetal.Amicrobiolobasedmultiarametric[]gHg,gypapproachtowardsassessingbiologicalstabilityindrinkingwaterdistributionnetworksJ.[]Wr-ateResearch201347930153025.,,(),-51LeeJKimESRorenceofdiifectionbucsr,hBSetal.Occursnrodtintapwate[],,ypdistributionsystemsandtheirassociatedhealthriskJ.EnvironmentalMonitoringand[]men59-As1sesst2013187675769.,,(),52LeeRGBeckerWCCollinsDW.Leadattheta:SourcesandcontrolJ.Journalof[],,p[]82 浙江大学硕士学位论文meri-AcanAoct52.WaterWorksssiaion198981762,,(),L'rJm53eeSHOConnoTiooarrandrBaneiSK.Bilicllediatedcoosionitsefectsonwate[],,jgyuaonsJJounaAmricrWor1qlityindistributisytems.rlofeanWateksAssociation,980,[]636-645,[54LehtolaMJ,MiettinenIT,KeinanenMM,etal.Microbiolog,chemistrandbiofilm]yydevelopmentinailotdrinkinwaterdistributionsystemwithcopperandplasticpipesJ.pg[]Wr-ateRerch200438177693779sea.,,(),355LiuG,VerberkJ,VanDijkJ.Bacteriologyofdrinkinwaterdistributionsystems:anintegral[]gandmultidimensionalreviewJ.AliedMicrobioloandBiotechnolo,2013,9721,[]ppgygy()9265-9276.[56]LiuH,KorshinGV,Fei^sonJF.InteractionsofPb(II)/Pb(IV)solidphaseswithchlorineandtheirefectsonleadreleaseJnvr4.EionmentalScience&Technolo200939[]gy,,(),3278-3284.57LuoJ,LiangH,YanL,etal.Microbialcommunitystructuresinaclosedrawwater[]duonirevea454-recistribtisystembofilmasledbypyosequencinganalysisandtheefftofcrobmunewwauaJ.ourT20131miialbiofilmcomitisonraterlityBioresceechnology,,48,q[]-189195.58LytleD,SarinP,SnoeyinkV.Theefectofchlorideandorthophosphateonthereleaseofiron[]from-acastironiesectionJ.Aua200554267281.pp[]q,,,59L.ImnamatleDMacofsatitimeonmetldiolutionfromluinrial,Schockttonassmbtes[]ypgpgwaA200049243-257indrinkingterJ,ua,,,.[]q[60]LytleDA,MagnusonML,SnoeyinkVL.EfectofoxidantsondiepropertiesofFe(ni)particlesandsuspensionsformedftomtheoxidationofFe(II)[J].JournalofAmericanWaterWAoi-orkssscation2004968112124.,,,()A-61MartinyAC,lbrechtsenHJ,ArvinE,etal.Identificationofbacteriainbiofilmandbulk[]watersamplesfromanonchlorinatedmodeldrinkingwaterdistributionsstem:detectionofaylitit-idAarenreoxizinoulationassociatedwithNitrosirasJ.liedandggppppp[]ppmen20052-EnvirontalMicrobioloy,,71(1),86118617.g62-ndMartinACJ0rensenTMAlbrechtsenHJ,etal.Lontermsuccessionofstructurea[y,,g]gdiversityofabiofilmformedinamodeldrinkingwaterdistributionsystemJ.Appliedand[]itib-EnvronmenalMcroiolo2003691168996907-gy,,(),63MatilainenA,VepsSl^enM,Sillanpa^M.Naturalorganicmatterremovalbcoagulation[]ydurindrinkinwatertreatment:AreviewJ.AdvancesinColloidandInterfaceSciencegg[],-20101592189197.,(),[64McneiillLS’EdwardsM.IronpiecorrosionindistributionsystemsJ.JournalofAmerican]p[]Wa-terWorksAssociation200188100.,,---u65MercierShanksCSerodesJBRodrizMJ.Satiotemoralvariabilitofnonrelated’,guepg[]pyd-cwnnwaonworkJResearcisinfectionbyprodutsithiadrinkigterdistributinet.Waterh,[]20-13479,32313243.,()66MerkelT,PehkonenS.Generalcorrosionofcoerindomesticdrinkinterinstallations:[]ppgwascientificbackgroundandmechanisticunderstandinJ.CorrosionEngineerin,Scienceandg[]g-Technolo20064112137.gy,’,()67MuhammadS,ShahMT,KhanS_Healthriskassessmentofheavymetalsandtheirsource[]apportionmentindrinkinwaterofKohistanreionnorthernPakistanJ.Microchemicalgg,[]83 浙江大学顿士学位论文Jo-urnal,2011,98(2),334343.68NYosenaroRerer--aohiroKhiakiKKtNetal.centtndsinmicooranismrelatedoffflavor[],,,groblesiniwat.201.pmdrinkngertreatmentsstemsinJapanJ3y[]NJz-SUSwJ69awrockiRactanislawiakietliketal.Corrosioninadistributionsystem:[,yk,,]SwandcoonJRrc14418-1teadyteraitsmsitio.Watereseah200663872.p,,),[](70NAoaT-.OrrocnrikolaouKstooulouMLekksicbdutsofdrinkite,,ganypgwa[]p-chlorinationJ.GlobalNest:Int.J199913143156.[],,(),-NmouM71OnauemaGAbdellaJorandFetal.IronIIIIIhydroxycarbonatereenrust]g,,,(,g[)formationandstabilizationfromlepi.EridocrocitebioreductioiJnvionmentalScience&[]Telo200236116-20chnogy.,,(),72PaanikolaouNC,HatzidakiEG,BelivanisS,etal.Leadtoxicityudate.AbriefreviewJ.[]pp[]MedicalScienceMonitor,2005,11(10),RA329.73Pen-YHCillASFriedmanMJetal.Occurrenceoftraceinoraniccontaminantsin[]g,,,gdrinkingwaterdistributionsystems[J.JournalofAmericanWaterWorksAssociation,2012,]1043.()-hin74PenYGVValentineRLetalCharriztionfellandslKors.trucu]gC,,,acteaoementatra[comositionofcorrosionscalesanddeositsformedindrinkinwaterdistributiontsJ.ppgsysem[]W4414570-4580r.ateResearch20105,,(),75PintoAJ,XiC,RaskinL.Bacterialcommunitystructureinthedrinkingwatermicrobiomeis[]governedbyfiltrationprocessesJ.EnvironmentalScience&Technolo,2012,4616),[]gy(-88518859.?[76]PlewaMJ,WagnerED,MuellnerMG,etal.Comparativemammaliancelltoxicityof-and-sNDBPsUr200511CDBPJ.bana86180.,,,[]77RayRI,LeeJS,LittleBJ,etal.Theanatomyoftubercles:Acorrosionstudyinafresh[]wsuar-ater.Maeriaarr112.etyJtlsndCoosion,2010,6(993999[]),-ReanJMHrintoGWBribHtal.Diversifnitrif78inbaceriainfulll]g,arn,aeau,etyoygtscae[gm-chloraminateddistributionsJ.WaReh1197sytes[]tersearc2003,37,205.,()79RennerR.PipescalesreleasehazardousmetalsintodrinkingwaterJ.Environmental[][]ScT20082424-1ience&echnolo4214241.gy,,(,)RP-[80evettaRGomezAlvVGeTLetal.Etlihmentandearlussionof],arez,erie,sabsyscce-bacterialcommunitiesinmonochloraminetreateddrinkingwaterbiofilmsJ.FEMS[]MrooEcoo203-14icbilogylgy13864044.,,,()81ReesL.InvestiationoftheIncrustatinasectofmananeseoxideontheotablewater[]yggpgpesofeaueduucanJ.NalAsServofpipthqctsoftegigalpadcomayaguelationautonomouice[]AqueductsandSewagesofHonduras,Tegucigalpa,Honduras,2004,4.[82RoersJDowsettADennisPetal.Influenceoftemeratureandlumbingmaterial]g,,,ppselectiononbiofilmformationandgrowthofLegionellapneumophilainamodelpotablewatersystemcontainingcomplexmicrobialfloraJ.AppliedandEnvironmental[]crob-Miolo199460515851592.igy,,(),83SalekMMJonesSMMartinuzziRJTheinfluenofflowllomerrelatedshear.cecet[,,gey]stressesonthedistribution,structureandsusceptibilityofPseudomonasaeruginosa01b-iofilmsJ.Biofoulin2009258711725.[]g,,(),[84]SarinP,BebeeJ,BeckettM,etal.2000.Mechanismofreleaseofironfromcorrodediron/steelpipesinwaterdistributionsystems.Proc.AWWAAim.Conf.,Chicago.84 浙江大学硕士学位论文Sarmun-85inPCleentJASnoeyinkVLetalronreleaseomcorrodedinedcasiron[.Ifrlt],,,,J-ie.JournalofAmericanWaterWorksAssociation20038596.pp,,[]86SarinP,SnoeinkV,BebeeJ,etal.Ironreleasefromcorrodedironiesindrinkinwater[]yppgdistributionsystems:efectofdissolvedoxygen[J].WaterResearch,2004a,38(5),259-12169.87SainPSnoeiVLteDIroncorrosioscales:modeorscalerowhronreleasernkletal.nlfti[],y,y,g,,andcoloredwaterfonnationJ.JournalofEnvironmentalEngineerin,2004b,1304,[]g()364-373.88SarverE,ZhanY,EdwardsM.Reviewofbrassdezincificationcorrosioninpotablewater[]gw--systemsJ.CorrosionRevies20102834155196.[],,(),[89]SchockMR,HylandRN,WelchMM.Occurrenceofcontaminantaccumulationinleadilefrodomesicdr-EnppescasmtinkingwaterdistributionsystemsJ.vironmentalScience&[]Thno-eclogy008,421242854291.,2(),[90]SchwartzT,HofinannS,ObstU.Formationandbacterialcompositionofyoung,natural-ilmsobtai.W1biofinedfromublicbankfiltereddrnkinwatersstemsJ]aterResearch998,,pgy[3292787-2797(.),91SchwartzTHoffinannSObstU.Formationofnaturalbiofilmsdurinchlorinedioxideand[],,guvdsnfeubcnkinwaribuiose.JournlAiictioninaplidrigterdisttnsytm[Jaofpplied]200395359-Microbiolo1601.gy,,(),92SedmanRMBeaumontJMcDonaldTAetal.Reviewoftheevidencereardinthe[],,,ggcarccxavalenchrommindrnwaerJJrnaofEnvionmeninogeniityofhetiuinkigt,oulrtal[]S-cienceandHealthPartC2006241155182.,,(),93ShiB,TaylorJS.IronandcopperreleaseindrinkingwaterdistributionsystemsJ].Journal[][of29-46EnvironmentalHealth20077023644.,,,(),,[94SkevrakI,DueA,GerstadK0’etal.Volatileorganiccomonentsmiratinfromlastic]jjpggppipes{HDPE,PEXandPVC)intodrinkingwater[J].WaterResearch,2003,37(8),1912-1920.95SkevrakI,LundV,OrmerodK,etal.Biofilminwaterpipelines;apotentialsourcefor[]j-nnwa-offlavourserJ.Warcence&Techno044911217.ithdinkigterteSilo92gy,20,,[]()[96]SkjevrakI,LundV,OrmerodK,etal.Volatileorganiccompoundsinnaturalbiofilmintheneuliihlakaedwaterfromthestribuionpolyeylpipessppedwtewaterandtretditneworke-tJ.WatrResearch2005391741334141.[],,(),[97]SnoeyinkV,SchockM,SarinP,etal.Aluminiumcontainingscalesinwaterdistributionsystems:Prevalenceandcomposition[J].2003.98SunHShiBLtleDAetal.Formationandreleasebehaviorofironcorrosiroducts[],,y,onpundertheinfluenceofbacterialcommunitiesinasimulatedwaterdistributionsystemJ.[]E-nvironmentalScience:Processes&Imacts2014163576585.p,,(),-wa99SwietlikJRaczkStanislawiakUPiszoraPetal.Corrosionindrinkinteries:The,y,,gpp[]mrneen-rusrResearc20121110ipotaceofrtsJ.Wateh46.,,(,g[])100SwitzerJARaasekharanVVBoonsaleeSetal.Evidencethatmonochloramine[],j’,disinfectantcouldleadtoelevatedPblevelsindrinkingwaterJ.EnvironmentalScience&[]-Technology2006401033843387.,’(),-wa101TaylorJDietzJRandallAetal.ImpactofROdesaltedterondistributionwater,,,[]uatieaer--lisJ_WtScience&Technology20055167285291.q[],,(),85 浙江大学硕士学位论文102ThormannKMEhittlerSSavilleRMetal.Controlofformationandcellulardetachment’,,][MR--fromShewanellaoneidensis1biofilmsbcyclicdiGMPJ.JournalofBacterioloy[]gy,-269120061872681.,8(),103TuovinenOHButonKSVuorinenAetal.Bacterialchemicalandmineralogical],,,,[,characteristicsoftuberclesindistributionielinesJ.JournalofAmericanWaterWorkspp[]A-ssociation1980626635.,,4VaMMorriHrMMexicandesJuMedicin10lkosConin.talstoitoxidativestrs.Crrental[],,,y[]em51210111-208Chi.sti20061y,,(),[105]VeschettiE,AcheneL,FerrettiE,etal.MigrationoftracemetalsinItaliandrinkingwatersfromdistributionnetworksJ.Toxicological&EnvironmentalChemistry,2010,92(3,[])52-1535.[106VreeburJSchiersDVerberkJetal.Imactofarticlesonsedimentaccumulationina]g,pp,,ppnk-driinwaterdistributionsystemJ.WaterResearch2008421642334242.g,,(,[])107WangHHuCHuXetal.Effectsofdisinfectantandbiofilmonthecorrosionofcastiron[],,,es-inrelimwatdiuiJWaerResearch201246411078pipacaederstribtonsystem[].t,,(),070.WatersSEdwmdMAetal.Efecfdiinftreandirials108angHMs,s,tosecantwateaemate],,g,p[ponbacterialandeukaryoticcommunitystructureindrinkingwaterbiofilm[J].Environmental-ScienT1448314.ce&echnolo20426135gy,,(),nNiuEl109WaY,ZhangX,Z,etal.ffectofchloramineresidualonironreeaseindrinking]g[wateriribution.sste.2dstyms[J]009Wenfec-110iJYeBWanWetal.Stialandtemporalevaluationsofdisitionbroductsin[,,g,payp]drinkingwaterdistributionsystemsinBeijing,ChmaJ.ScienceoftheTotalEnvironment,[]2010408204600-4606.,(),[111WheltonAJ,NguyenT.Contaminantmigrationfrompolymericpipesusedinburiedpotable]waterdistributionsstems:AreviewJ.CriticalReviewsEnvroncenceandyinimentalSi[]Techl20-noogy13437679751.,,(),[112]WillhiteCC,BallGL,MclellanCJ.Totalallowableconcentrationsofmonomericinorganica.liluminumandhydratedaluminumsilicatesindrinkingwaterJCriticaReviewsn[]T-oxicolo2012425358442.gy,,(),113XieYGiammarDE.Efectsofflowandwaterchemistrleadreleaseratesfromi[],yonppe-scalesJ.WaterResearch2011451965256534.[],,(),114XueZSeoY.ImctofChlorineDisinfectiononRedistributionofCellClustersfrom[,pa]-BiofilmsJEnvronmencence&Techno20137311..italSilo4365372[]gy,,(),115YanFShiBBaiYetalEffecoflfaontheransformationofcorrosionscale[]g.tsutet,,,compositionandbacterialcommunityincastironwaterdistributionpipes[J.WaterResearch,]2046-145957.,,116YangFShiBGuJetal.Morholoicalandhsicochemicalcharacteristicsofiron[,,,y]pgpcorrosneormedunderrentwaterstesnrernioscalsfdifeourcehisoriiadinkingwatdistributio-systemJ.WaterResearch2012461654235433.,,,[]()[117]YuJ,KimD,LeeT.MicrobialdiversityinbiofilmsonwaterdistributionpipesofdiferentmaterialsJ.2010.[][118]ZhangY,EdwardsM,EffectsofpH,chloride,bicarbonate,andphosphateonbrassPDFJW24dezincification.JoulofAmericanWaterorksAssociation11103()[]rna,0,(),90-102.86 浙江大学硕士学位论文[119]ZhangY,GrifinA,EdwardsM.Efectofnitrificationoncorrosionofgalvanizediron,copper,andconcrete(PDF)[J].JournalofAmericanWaterWorksAssociation,2010,102(4),83-93.--120ZhanYTsenTJAndrewsTateCetal.Pilotscaleevaluationofblendindesalinated[]g,g,,gseawaterintoadistributionsystem[J].JournalofAmericanWaterWorksAssociation,2012’1047.()[121]ZhuY,WangH,LiX,etal.CharacterizationofbiofilmandcorrosionofcastironpipesindrinkingwaterdistributionsystemwithUV/CI2disinfectionJ.WaterResearch,2014’60,[]74-1181.[122]ZweifelH,AmosSE.Plasticsadditiveshandbook[M].HanserCincinnati,2001.123.J陈萍萍.环[,张建英,金坚袁饮用水中齒乙酸和三S甲烷的形成及影响因素研究[境]]2005244434-437化学.,,(),124高继军etal.北京市饮用水源水重金属污染物健康风险的初步评价[J.,张力平,黄圣彪,[]]200425247-50环境科学.,,,()125高欢藜.供水管道铁释放现象影响因素研究D杭州:浙江大学2013.[][],,126胡春华etal.J.江西师[,周文斌,黄宗兰,环鄱阳湖区农村饮用水重金属健康风险评价[]]20-范大学学报:自然科学版,101,102106.,()127黄佳佳.实际供水管道管壁生物膜菌落属性及其影响因素研究[D:浙江[]],杭州大学,2014.128al.J[鲁智礼.,石宝友,孙慧芳,et消毒剂和溶解氣对管网铁释放影响的中试研究[环境]]科学学报,201484,16.,()129.不同饮用水源水氯化消毒副产物的特征与风险评价D:2013.[钱洪智,杭州浙江大学,][][130]钱家忠,李如忠,汪家权,etal.城市供水水源地水质健康风险评价[J].水利学报,2004,8890-93.(),131王利平.给,天:天津大学2007.[水管网中铁稳定性问题与管道腐姓的研究[D]津,]132王激娟翔许宜平etal.,周,,北方某城市饮用水中多环芳烃的来源及其在水处理过程中[]-J52.的行为研究[.环境工程学报20071856],,(),133etal.[吴永丽,石宝友,孙慧芳,水中硫酸根及溶解氧质量浓度变化对管拒金属元素释放]-的影响J20134..环境科学3493480385,,,[]()134杨帆王东升etal..中[,石宝友,,水质化学组分变化对管道铁释放及管塘特征的影响[fl]国给水排水202259-128364.,,(),[135]占生,文君.微污染水源饮用水处理[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.136.大宝山尾矿库区地下水重金属污染特征及健康风险研究D长沙:湖南大学张越男,,[][]2013.137周想杰.供水管网中灰口铸铁管的管柜特性与管段力学性状初探D杭州江大学,:浙[[],]2013.87 浙江大学硕士学位论文作者简介。2-2012工程学陈环宇,男,山东日照人008年于山东科技大学化学与环境院获得环境工程工学学士学位;2012年9月至今,于浙江大学环境与资源学院攻读硕士学位。硕士期间,参与了水体污染控制与治理国家科技重大专项资助项“”目浙江太湖河网地区饮用水安全保障技术集成与示范(项目编号:“20-12ZX07403003);国家十二五科技支撑计划东部河网水源污染地区村镇饮”(:NO2012BAJ25B07)。用水安全保障技术项目编号.88 浙江大学硕士学位论文攻读硕士学位期间主要的研究成果已发表文章:1[陈环宇,张慧慧,,裘尚德柳景青宝兰,楼],魏宗元,何晓芳周晓燕,,胡一莉萍给水管网中污染物在管话上的累积和释放.环境科学学报.(,已录用,级核心)(第四章)2张慧慧,陈环宇何晓芳晓燕裘尚德,柳景青,胡宝兰楼莉萍,饮[,,周,,]一一))用水管网中不同源有机污染物简析.化工进展,巳录用.(级核心(第章3刘德富,陈环宇程广煥邓经友胡宝兰,楼莉萍堆肥过程中胡敏素的[,,,,]变化及其对五氯苯酸(PCP)吸附能力的影响.浙江大学学报(理学版)20144,,,一92-99.级核心)(4姚玲丹,程广煥,王丽晓,陈环宇,楼莉萍,生物质炭对土壤性质及温室气[]—:2015(4)体排放的影响,环境化学,34.级核心),(5楼莉萍,陈环宇,魏宗元,姚玲丹,胡宝兰,柳景青,陈停停,裘尚德,周[]一晓燕,,何晓芳种应用于给水管网管拒/管道生物膜分区采样方法,国家发明(1)专利.专利公开号:CN03805677A6楼莉萍,程广煥,祝柳成行,,邓经友姚玲丹,杨强,陈环宇利用不同染[],毒方式的解吸技术评估有机污染吸附剂有效性的方法,国家发明专利.(专利公开号:CN103940961A)[7LouLiingLiuDefuChenHuanu,ChenFangHeYunfenTianGuanmin,]p,,y,g,ggThechangeoforganicmatterinsewagesludgecompostinganditsinfluenceontheadsortionofentachlorohenolPCP.EnvironmentalScience&PollutionResearchppp(),A=ccepted.IF2.284.()[8]LouLiping,ChengGuanghuan,DengJingyou,SunMingyang,ChenHuanyu,YangQiang,XuXinhua,Mechanismandrelationshipandbetweenadsorptionand-mendesorptionofnonylphenolonblackcarboninclusivesedit.EnvironmentalPot14-IF02lluion.20190101108.:3.9.,,()[9]GuanghuanCheng,LiuchenghangZhuMingyanSunJinouDenHuanu,g,gyg,yChen,XinhuaXu,LipingLou,YingxuChen,Desorptionanddistributionof89 浙江大学硕士学位论文-pentachlorophenolPCPonaedblackcarboninclusivesediment.JournalofSoils()ganeents201414344-IFdSd:2.1im,,352.07.,()n--10Thespatialdistributionofpollutantsipipescaleoflargediameterpielinesin[]pdrinkingwaterdistributionsystem.WaterResearch,Underreview.(对应文中第三章)[11]供水管网大口径管道管话中玲染物分布的径向差异,中国环境科学,审稿中.(对应文中第三章)90 浙江大学硕士学位论文感谢"水体污染控制与治理国家科技重大专项资助项目浙江太湖河网地区饮用水安”-全保障技术集成与示范项目编号:2012ZX07403003;""国家十二五科技支撑计划东部河网水源污染地区村镇饮用水安全保障技术项目编号:NO.2012BAJ25B07对本研究的支持!91'